北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院2月6日電（康復(fù)醫(yī)學(xué)科）不用親自動(dòng)手，只要想一想就能控制周?chē)氖挛铩＿@種事情似乎僅僅存在于科幻電影中。但一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展使這一夢(mèng)想有可能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)——腦機(jī)接口( brain computer interface, BCI)。BCI顧名思義就是建立一條人腦和機(jī)器之間的連接通道，讓大腦能夠直接指揮機(jī)器工作。自1973年提出以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展歷程，BCI技術(shù)逐漸延伸到多個(gè)領(lǐng)域，其中最重要的一項(xiàng)應(yīng)用就是針對(duì)腦卒中患者的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)。為探究BCI對(duì)腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能神經(jīng)可塑性的影響，清華大學(xué)附屬北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科與西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院機(jī)器人與智能系統(tǒng)研究所、清華大學(xué)電子工程系開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研、醫(yī)深度合作。近日，相關(guān)研究論文《Brain Functional Networks Study of Subacute Stroke Patients With Upper Limb Dysfunction After Comprehensive Rehabilitation Including BCI Training》發(fā)表于國(guó)際知名SCI期刊《Frontiers in Neurology》。該研究有哪些成果和突破呢，現(xiàn)在小編就帶大家趁熱了解一番~
BCI重建了通常由外周神經(jīng)和肌肉組成的大腦輸出通路，是一種對(duì)人體內(nèi)外環(huán)境交互控制的系統(tǒng),可反映人類(lèi)思維活動(dòng)過(guò)程中的腦神經(jīng)活動(dòng)信息。BCI在慢性腦卒中患者上肢功能康復(fù)中的臨床療效及對(duì)腦功能可塑性的影響已獲得證實(shí)。本研究旨在探索包含BCI的綜合康復(fù)訓(xùn)練后亞急性期腦卒中上肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者神經(jīng)可塑性變化。
本研究選取25名中重度上肢功能障礙的亞急性期腦卒中受試者（臨床注冊(cè)編號(hào)ChiCTR1900022128），隨機(jī)分為包含BCI手部康復(fù)機(jī)器人訓(xùn)練的綜合康復(fù)組及常規(guī)康復(fù)組。在治療前和4周訓(xùn)練結(jié)束后，使用Fugl-Meyer上肢運(yùn)動(dòng)功能量表（Fugl-Meyer Assessment upper limb, FMA-UL）、手臂動(dòng)作調(diào)查測(cè)試表（Action Research Arm Test, ARAT）、Wolf運(yùn)動(dòng)功能測(cè)試（Wolf Motor Function Test, WMFT）對(duì)受試者進(jìn)行上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)定；通過(guò)靜息態(tài)的功能磁共振分析系統(tǒng)對(duì)綜合康復(fù)組進(jìn)行腦功能連接（Functional connectivity, FC）神經(jīng)影像學(xué)評(píng)估。
BCI系統(tǒng)訓(xùn)練框圖
研究發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練4周后，兩組的臨床量表得分都有所提升。相比常規(guī)康復(fù)組，綜合康復(fù)組患者臨床評(píng)分提升更加顯著（FMA-UL (p < 0.05), ARAT (p < 0.05), WMFT (p < 0.05) ）。
同時(shí)，綜合康復(fù)組經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后多個(gè)腦區(qū)間功能連接FC顯著增強(qiáng)（包括顳葉、額葉、枕葉、頂葉及皮層下區(qū)域等）。
大腦半球內(nèi)及半球間FC增強(qiáng)區(qū)域示意圖
FC增強(qiáng)的顯著性示意圖
更重要的是，部分增強(qiáng)的FC（如半球內(nèi)軀體感覺(jué)皮層和核殼）與上肢運(yùn)動(dòng)功能的提升呈顯著的正相關(guān)性。左側(cè)頂葉前梨狀皮質(zhì)區(qū)（Brodmann area 5，BA5）和左側(cè)額葉下腳后區(qū)（BA48）之間FC與訓(xùn)練前、訓(xùn)練后3種上肢運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分均呈正相關(guān)。
FC變化與臨床評(píng)分的相關(guān)性
總之，本研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)包含BCI康復(fù)機(jī)器人的綜合康復(fù)訓(xùn)練，亞急性腦卒中受試者運(yùn)動(dòng)功能相比常規(guī)康復(fù)訓(xùn)練方案提升更顯著。腦卒中患者腦功能網(wǎng)絡(luò)的重組，使得多感覺(jué)皮層和運(yùn)動(dòng)相關(guān)皮層、錐體外系協(xié)調(diào)性增強(qiáng)。接受BCI訓(xùn)練的患者在軀體感覺(jué)、視覺(jué)、空間處理和運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)等方面腦功能網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)也表現(xiàn)出顯著變化。這些改變一定程度上揭示了亞急性期腦卒中患者運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)的重要神經(jīng)機(jī)制。
論文地址：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2019.01419/full
第一作者：北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科吳瓊醫(yī)師、西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院樂(lè)贊博士
通訊作者：北京清華長(zhǎng)庚醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科潘鈺主任、清華大學(xué)電子工程系竇維蓓教授、西安交通大學(xué)機(jī)械學(xué)院王晶教授
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