运动损伤源于运动时遭遇的外伤，可导致不同程度的疼痛、活动障碍，严重者可致残。但当前的传统康复训练疗效有限，个性化治疗不足。脑机接口（BCI）技术通过在大脑与外部设备之间建立直接通信与控制通道，为运动损伤患者的康复提供了新的解决方案。BCI技术可通过运动意图解码、神经反馈、人工感觉反馈等方式，在运动功能重建、感觉缺陷改善和神经性疼痛调控等方面发挥独特优势。BCI系统包括脑电信号采集、分析与处理和外部设备控制三个关键环节，其中与人工智能（AI）结合为脑电信号分析处理提供了新思路。为进一步推动新型康复技术的发展、降低治疗成本、促进患者全面康复，笔者就BCI技术特点、运动损伤康复存在的问题和BCI在运动损伤康复中的应用等方面进行阐述，为相关领域的科研和临床工作者提供参考和启发，加速BCI技术的创新突破和转化应用，造福更多运动损伤患者。

2016年10月美国国立卫生院(NIH)启动的“刺激外周神经缓解疾病症状(SPARC)”计划,目的在于开发新的神经刺激装置和刺激方案,通过对终末器官系统功能的精准神经控制来治疗疾病和病症.这一计划对国内外针灸从业者和研究者带来不小的触动.SPARC计划到底是针灸研究的推手还是挑战?本文介绍了SPARC计划,并将它和针灸作用机制的研究做了比较.SPARC重在绘制出支配内脏的神经图谱,揭示调节内脏功能的神经编码.而针刺研究也希望找到针刺刺激的神经编码和对内脏调控过程的解码,从而调节刺激参数,达到对内脏功能的精准调节.二者的科学基础在外周调控的机制上是一致的.不同之处在于针灸治疗通过寻找和刺激内脏病变的反应点(穴位),调节内脏的功能,其间要经过多重神经环路,有多个神经反馈参与,是基于体表刺激调动机体内稳态的调节,调节效应安全却有限;SPARC直接作用于外周神经,可以达到精准高效的调节,但是没有反馈的环路调控,难免会产生机体耐受或者不良反应.因此,在触发刺激这一始动环节和靶器官效应的反馈抑制等方面,还有很多的工作要做.SPARC计划一定是揭示针灸作用机制的一个强有力的推手.

神经反馈是一种自我调节技术,可以为个体特定的脑活动和关联行为提供反馈.实时功能性磁共振成像神经反馈(rtfMRI-nf)作为一种新型的神经反馈技术,要求参与者在训练中通过改变血氧水平依赖信号指数,以调节大脑活动.近期rtfMRI-nf在数据采集和分析方面已取得重大进展,开始出现两种新的rtfMRI-nf技术,即解码神经反馈和基于功能连接的神经反馈.介绍这两种新的rtfMRI-nf技术,总结其在内隐方案、多变量分析和连接性分析等关键方法领域的进展.综述两种rtfMRI-nf技术在知觉学习、元认知等基础研究领域以及恐惧消除、抑郁症、孤独症谱系障碍和尼古丁成瘾等临床研究领域的现状,最后讨论目前这两种rtfMRI-nf技术潜在的“一对多”关系和维度诅咒两大问题,并提出解决对策.

过去20年中,神经工程领域在神经信号的解码(如脑机接口等)和神经调控(如电磁刺激和神经反馈)两大分支上都取得巨大的进步,然而注意的内在机制和行为表现之间的关系依然值得深入探究.通过执行不同难度的快速序列视觉呈现任务,采集得到包含被试者不同注意程度的脑电数据(30例被试),并使用有向信息传递函数进行分析,进而整理得到注意状态的网络信息特征.随后参考这些特征,设计神经反馈训练方法,以提高注意力及稳态视觉诱发电位脑机接口的使用技能.导联间连接强度分析结果表明,在视觉任务中,前额叶、顶叶和枕叶构成联合处理网络系统.在该网络系统中,顶叶起到中心控制的作用,alpha波振荡参与了注意的调制过程.设计上调顶叶的alpha频带能量的神经反馈训练,并发现该方法可以有效调节注意相关的控制网络,从而提高注意力,增强SSVEP脑机接口的使用技能表现.以信噪比、准确率和信息传输率等指标来衡量脑机接口的使用技能,发现实验组(24人)经神经反馈训练后各项指标均有显著性提升(P＜0.05).其中,训练前后的信噪比分别为(-15.23±5.91)dB和(-14.72±4.83)dB,训练前后的准确率分别为78.93％±0.14％和83.65％±0.14％,训练前后的信息传输率分别为103.21±28.49和119.35±25.14.然而,未经训练的对照组(22人)则没有明显变化.注意测试的结果也进一步表明,该训练方法能通过提高顶叶的注意相关的控制能力来提高注意程度,进而提高稳态视觉诱发电位脑机接口的使用技能表现.提出一种有效的神经调节方法,也有助于解释顶叶在脑控制网络中的作用.

基于脑机接口(BCI)的神经反馈训练是一种用于脑卒中后运动康复的新方法,与传统康复方式不同,这种方法可以调动患者训练的主动性,提高大脑的参与度,诱发神经功能重组,从而改善康复训练的效果.本文针对融合手功能康复机器人的神经反馈训练系统进行深入调研,通过手部运动神经活动诱发范式、手部康复机器人的运动反馈方式、神经解码方式和手部康复训练评价方式的介绍,分析神经反馈训练系统的研究现状,揭示神经可塑性机制在康复医学中的转化及其应用研究不足,并基于当前需要解决的问题,探讨系统效用提升的途径.

目前脑卒中是成年人致残的主要原因之一,致残率高达60％—80％,给国家和众多家庭带来沉重的经济负担[1].脑卒中后常规的治疗技术大多集中于患者的外周治疗,而忽视对患者大脑的直接干预[2].随着康复医学技术和人工智能技术的发展,脑机接口(brain-computer interface,BCI)等直接干预中枢神经的技术不断被研究,并应用于临床治疗中,帮助卒中患者恢复活动能力[3].脑机接口康复训练系统的实现主要有4个步骤[4],分别为采集信号、信息解码处理、再编码、反馈,通过这4个部分将人与外界相连接,绕过脑部损伤的区域,进行信息交互沟通.通过脑电信号和外周设备之间的不断互通和反馈,使受损伤的脑部区域可以经过不断的人工智能信号的传输刺激来重新或部分恢复大脑的功能.