学术分享 | 脑机接口与神经科学的新进展与新思考-首都医科大学附属北京天坛医院冀瑞俊教授

首都医科大学附属北京天坛医院冀瑞俊教授以“脑机接口与神经科学的新进展与新思考”为题带来了精彩的学术报告。

 

脑血管病已经成为全球健康的主要威胁，是世界范围内成人致残、致死的最主要原因之一。中国脑血管病发病率高、临床预后差、疾病负担重，是世界范围内脑出血发病最高国家。世界银行预测未来20年卒中的发病率将呈现持续上升的态势。医疗质量改进带来了卒中致死率下降、致残率的提高。如何有效改善卒中后语言功能就成为是我们需要关注的重大自然科学和社会科学问题。

 

传统卒中语言康复领域存在两个亟待解决的瓶颈问题

 

技术瓶颈问题

多数传统的康复方法都缺乏循证医学证据支持；传统卒中语言障碍康复方法起效慢、周期长、效果欠佳；神经康复领域亟待高水平循证医学研究的证据。

 

新技术涌现将为神经系统疾病的管理带来新曙光。例如互联网技术、移动通讯技术、人工智能技术、大数据技术、脑机接口技术、外骨骼技术、虚拟现实技术等。

 

脑机接口技术的诞生使我们与自然交流的方式正在悄然发生着变化。

 

脑机接口的发展历史

1924年年德国科学家首次发现脑电信号；1968年利用猴子进行脑电生物反馈的研究；1990年脑机接口植入人体；2014年通过脑机接口实现直接脑对脑交流；2019通过脑机接口直接合成语音。

 

1973年脑机接口正式进入历史舞台。

 

脑机接口蓬勃发展成为最具吸引力的领域之一

 

脑机接口系统的基本结构

 

脑机接口的分类

脑机接口的控制信号

脑机接口的信号处理

人工智能技术会在脑机接口领域发挥越来越重要的角色。脑机接口的应用领域越来越宽广，生物医疗、教育、娱乐、智能生活、军事工程、VR/AR、生物信号分析、核心算法、通信计算、安全技术、脑电采集设备、外控外联设备等均有涉及。

 

语言障碍是卒中后常见并发症，失语症发生率21%-38%，构 音 障 碍 发 生 率 约 3 3%。中国国家卒中登记研究(CNSR)，基于全球最大脑出血队列，针对国人脑出血临床特征，聚焦脑出血长期功能预后。

 

传统卒中语言障碍康复的弊端

周期长、效果差、优质医疗资源少、满足不了即刻表达的愿望。

 

系统初步设计与开发——天坛卒中语言之星系统

1、刺激目标包括指令模式、打字模式两种方式。2、采集设备：博睿康公司的NeuSen W型8导无线数字脑电采集设备P05、P03、P0z、P04、P06、01、0z 和 02。3、处理模块：空-时均衡动态窗异步识别算法。4、输出模块∶文字显示及语音播报提示

 

系统性能的评价

1.系统性能评价指标：传输速率-指令任务传输速率=60/平均Trial时长、古诗任务传输速率=60/平均字符识别时长、打字单任务；准确率；识别时间。2.使用负荷评价指标，NASA-TLX量表：脑力需求努力程度、体力需求业绩水平、时间需求受挫程度。3.安全性评价指标：头晕、头痛、癫痫发作等与实验相关的不适症状

 

正常人群验证

 

正常人群特征

 

系统性能评估

使用负荷评价

安全性评价指标：所有患者均无头晕、头痛、癫痫发作等与实验相关的不适症状。

 

卒中语言障碍患者队列验证

 

卒中语言障碍患者VS.健康对照组

 

基于SSVEP脑机接口的卒中后语言障碍辅助交流系统

 

报告的最后，冀瑞俊教授强调技术改变未来，当今社会新的技术已经改变了我们对世界的理解，同时也改变了对疾病健康管理的认知与模式。希望未来新的技术可以在“健康中国2030”中贡献出更多的智慧和力量，协同创新发展助力健康中国。