腦機(jī)接口技術(shù)又稱為腦機(jī)融合感知技術(shù)，是以計算機(jī)、電極、芯片等外部裝置設(shè)備代替神經(jīng)、肌肉等生理中介結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)大腦與外界信息交互的新型通信控制技術(shù)。這一顛覆傳統(tǒng)人機(jī)交互的新型技術(shù)，融合了腦科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)工程等多學(xué)科專業(yè)知識，將生物學(xué)意義上的大腦與人造智能設(shè)備融為一體，通過實時感知和翻譯意識，實現(xiàn)機(jī)器與人類的信息交換。
當(dāng)前，醫(yī)學(xué)健康領(lǐng)域是腦機(jī)接口技術(shù)最大的應(yīng)用市場之一。腦機(jī)接口技術(shù)開啟了一條非常規(guī)大腦信息輸出通路，可以實現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互。在為運(yùn)動障礙或交流障礙患者提供可選擇的與外部世界交流的渠道方面，研究人員已利用腦機(jī)接口技術(shù)初步形成了用于實驗室測試的系統(tǒng)，在不久的將來，相關(guān)產(chǎn)品有望被廣泛應(yīng)用于臨床。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對大腦結(jié)構(gòu)和功能的不斷探索，人類對于視覺、聽覺、運(yùn)動、語言等大腦功能區(qū)有了更加深入的認(rèn)識。利用腦機(jī)接口技術(shù)獲取上述大腦功能區(qū)的信息并進(jìn)行分析，將有助于神經(jīng)精神系統(tǒng)疾病診斷、篩查、監(jiān)護(hù)、治療與康復(fù)等工作的開展。
肢體運(yùn)動障礙診療
導(dǎo)致肢體運(yùn)動障礙的疾病有很多，如腦出血、腦外傷、腦卒中等都可導(dǎo)致患側(cè)腦區(qū)對應(yīng)的肢體控制功能受損。除了上述疾病導(dǎo)致的運(yùn)動功能障礙外，運(yùn)動神經(jīng)元受損引發(fā)的肌萎縮側(cè)索硬化癥（漸凍癥）也屬于患者具有肌肉萎縮無力表現(xiàn)的嚴(yán)重運(yùn)動障礙。
在肢體運(yùn)動障礙診療領(lǐng)域，腦機(jī)接口技術(shù)的運(yùn)用可有效幫助患者改善疾病狀態(tài)、提高生活質(zhì)量，起到輔助治療的效果。具體來講，腦機(jī)接口技術(shù)具有改善、恢復(fù)、替代三種功效。其中，腦機(jī)接口的改善功效有利于對腦外傷、腦卒中和癲癇等疾病的治療。腦機(jī)接口的恢復(fù)功效有利于對患有腦卒中的上下肢運(yùn)動功能障礙患者的康復(fù)訓(xùn)練，促進(jìn)患者恢復(fù)運(yùn)動皮層的神經(jīng)可塑性。同時，腦機(jī)接口的恢復(fù)功效也有利于對肌無力和脊髓損傷等疾病的恢復(fù)。腦機(jī)接口的替代功效是指，相關(guān)設(shè)備（如腦控假肢、腦控輪椅和腦機(jī)通信系統(tǒng)等）可為肌萎縮側(cè)索硬化癥、閉鎖綜合征、重癥肌無力或失語癥等疾病患者提供輔助性工具，幫助患者開展日常生活活動。
腦機(jī)接口技術(shù)在肢體運(yùn)動障礙診療領(lǐng)域的應(yīng)用方式主要有兩種：一種是輔助性腦機(jī)接口，即通過腦機(jī)接口設(shè)備獲取患者的運(yùn)動意圖，從而實現(xiàn)對假肢或外骨骼等外部設(shè)備的控制；另一種是康復(fù)性腦機(jī)接口，由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有可塑性，利用腦機(jī)接口設(shè)備直接作用于大腦進(jìn)行重復(fù)性反饋刺激，可以增強(qiáng)神經(jīng)元突觸之間的聯(lián)系，在一定程度上實現(xiàn)修復(fù)目的。
精神疾病診療
近年來，精神疾病患病率持續(xù)升高，越來越多的特定人群對于精神和心理健康的改善有著迫切需求。以抑郁癥為例，有研究發(fā)現(xiàn)，有接近30％的抑郁癥患者屬于難治性抑郁癥,傳統(tǒng)的藥物治療、物理治療以及認(rèn)知行為治療方法對該類抑郁癥患者的治療效果欠佳。腦機(jī)接口技術(shù)的發(fā)展，有望大幅提高針對部分疑難性精神疾?。ㄈ鐝?qiáng)迫癥、抑郁癥、精神分裂癥等）的研究和診療水平。
腦機(jī)接口設(shè)備可基于輸入式腦機(jī)接口等技術(shù)發(fā)揮神經(jīng)調(diào)控作用，促進(jìn)異常腦結(jié)構(gòu)及其功能可塑性正向發(fā)展，從而促進(jìn)神經(jīng)精神疾病康復(fù)。
與其他生理信號相比，腦電信號可以提供更多深入、真實的情感信息。腦機(jī)接口設(shè)備可通過學(xué)習(xí)算法，提取腦電信號特征，實現(xiàn)對多種情緒（如悲傷、憤怒、恐懼、驚訝、愉悅、平靜等）的判斷和分析，從而用于抑郁癥、焦慮癥等神經(jīng)精神類疾病的發(fā)病機(jī)制研究和輔助治療。此外，利用腦機(jī)接口設(shè)備開展的神經(jīng)反饋訓(xùn)練也可在抑郁癥、焦慮癥等精神疾病康復(fù)治療方面發(fā)揮積極作用。
目前，國內(nèi)外越來越多的科研機(jī)構(gòu)和科技公司正在開展用于精神疾病診療的腦機(jī)接口技術(shù)相關(guān)研究。例如，馬斯克旗下的神經(jīng)科學(xué)公司Neuralink致力于通過腦機(jī)接口技術(shù)解決精神分裂癥和記憶力喪失等精神疾病。在我國，2020年12月，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院腦機(jī)接口及神經(jīng)調(diào)控中心正式成立，該中心的第一個臨床腦機(jī)接口研究項目——“難治性抑郁癥腦機(jī)接口神經(jīng)調(diào)控治療臨床研究”同時啟動，旨在通過多模態(tài)情感腦機(jī)接口和腦深部電刺激方法治療難治性抑郁癥。
意識與認(rèn)知障礙診療
許多患者因顱腦外傷、腦卒中、缺血缺氧性腦病等疾病陷入昏迷，繼而進(jìn)入長期意識障礙狀態(tài)，即處于植物人狀態(tài)。目前，針對該類疾病患者尚無系統(tǒng)、規(guī)范的治療方式。如何加快意識障礙患者的意識與認(rèn)知功能恢復(fù)，已成為亟待解決的臨床問題之一。
通過腦機(jī)接口設(shè)備獲取并分析患者的腦電信號，可以掌握患者的意識狀態(tài)，實現(xiàn)意識障礙診斷與評定、預(yù)后判斷，甚至能夠與意識障礙患者實現(xiàn)交流。具體的操作方式是：通常采用患者自己的名字、照片等信息，將聲音、圖像、觸感等作為靶刺激，以小概率出現(xiàn)，而將其他無關(guān)刺激以高概率隨機(jī)出現(xiàn)；再利用腦機(jī)接口設(shè)備獲取患者受到靶刺激后的腦電信號，分析患者意識狀態(tài)。部分患者可能會對靶刺激有特異性反應(yīng)，這種腦電交流有助于醫(yī)生判斷患者是否有喚醒康復(fù)的可能，從而采取針對性治療措施。
癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙診療
癲癇診療領(lǐng)域是腦機(jī)接口技術(shù)最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。癲癇與大腦皮層神經(jīng)發(fā)育缺陷密切相關(guān)，其發(fā)作狀態(tài)的典型表現(xiàn)為電生理異常。腦電波一直是癲癇臨床診斷的重要指標(biāo)。
隨著腦功能和疾病相關(guān)研究的逐漸深入，以及相關(guān)設(shè)備與技術(shù)的不斷發(fā)展，腦機(jī)接口技術(shù)在癲癇診療領(lǐng)域已有相對成熟的應(yīng)用。具體的操作方式為：通過腦電波傳輸和判斷癲癇患者的大腦功能和疾病相關(guān)信號，對顱內(nèi)電極的電刺激發(fā)出指令，誘發(fā)患者功能區(qū)響應(yīng)，再通過切除手術(shù)、熱凝手術(shù)、激光損傷等技術(shù)改善和治療大腦癲癇網(wǎng)絡(luò)。
來源：泰和利康Bioreco
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