双脑神经反馈技术

2021
05/11

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行上行下
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3种不同的双脑神经反馈技术的入门指南。

Hello,这里是行上行下,我是喵君姐姐~


神经反馈技术是通过将大脑活动实时反馈给个体,以实现个体对大脑功能的自我管理。目前来讲,功能性磁共振成像技术、脑电技术以及近红外成像技术都已经被用于神经反馈技术的脑活动测量。

1. 实时功能性磁共振成像

实时功能性磁共振成像(real-time functional MRI, rt-fMRI)的神经反馈技术是基于脑血液动力学水平,并在实验过程中实时地反馈给被试,构成一个闭合的神经反馈回路。

 



首先,凭借实时功能性磁共振成像提供的神经反馈,被试能够自主调节相关脑区的激活水平,与被调节脑区相关的认知过程或行为也会随之发生变化,这为阐述社会认知活动的内在本质提供了一种新的研究范式与考察视角。

其次,实时功能性磁共振成像还可以用作具备优良空间分辨率和全脑覆盖性的脑机接口,通过对大脑皮层激活模式的分析来对大脑状态进行判断和分类,从而实现仅依赖于大脑活动的交互方式。

另外,实时功能性磁共振成像在临床上的潜在应用也得到了广泛的关注,它为神经系统或者精神类疾病的治疗与康复提供了新的途径,患者有望通过神经反馈调控异常的大脑激活状况从而缓解相应的症状。

最后,随着对大脑高级神经机制研究的深入,从早期单一脑区的调节逐渐向更符合脑功能能活动相关的脑网络以及脑网络间的功能连接的调节变化,并有望成为实时功能磁共振成像神经反馈的发展趋势。

 

2. 脑电信号的神经反馈技术

脑电信号的神经反馈技术将脑电信号实时反馈给被试(通常情况下是以被试容易理解的声音、动画等为反馈信息),通过训练被试选择性地增强或抑制某一频段的脑电信号,进而达到调节脑功能的目的。


神经增强是指运用脑科学的技术和原理,通过直接干预大脑来提高人类的行为表现和大脑功能。

当前的神经增强技术主要包括神经药物、跨颅刺激、神经反等,虽然原理不太一样,但均可达到神经增强的效果,改善人类的学习、记忆、注意功能、执行功能等,并最终优化人类的行为表现和大脑功能。


3. 近红外成像技术的双脑神经反馈平台

2014年,朱朝喆教授的研究团队率先搭建了具有高生态效度的基于近红外成像技术的双脑神经反馈平台(the cross-brain neurofeedback platform),包括基于单台近红外成像技术的本地双脑神经反馈和基于互联网的异地远程双脑神经反馈两个平台。





双脑神经反馈系统平台通过同时观测两位被试的神经信号,实时计算其脑间活动同步指标,并将该指标直接地、外显地反馈给两位受试者。两位受试者在反馈信号的引导下,尝试运用各种策略,选择性地调节神经活动的交互性。


他们还将技术运用到合作与竞争行为的研究中。例如,竞争实验采用模拟拔河比赛场景;合作实验采用合作推球任务。结果表明,两个受试者的目标功能区域均得到有效的控制和训练。

该研究开辟了探究社会互动脑机制方面新的研究手段,与此同时,也为探索改善精神疾病人群的社会互动功能缺陷提供了新方法。

小结

目前,超扫描技术在设备的便携性以及数据分析的多样性等方面急需改善。

但是,随着它的发展,必将在精神疾病患者社会功能缺陷的检测与干预效果评价以及心理咨询、教学评估等领域发挥重要的作用。

它将极大的促进人们对于这些富含社会互动性质的高级认知活动的理解,也将为实现高效的心理、精神疾病的动态监测与干预效果评价提供重要的科学依据。

参考资料:

1. 超扫描技术与社会认知,李先春,华东师范大学心理与认知科学学院

2. 刘伟杰, 段炼, 戴瑞娜, 肖翔, 李征, & 黄宇霞, et al. (2014). 高生态效度的双脑神经反馈平台. 中国生物医学工程学报(06), 15-21.

3. 蒲贤洁, 刘铁军, 吴强, 张锐, 徐鹏, & 李科, et al. (2014). 基于脑电信号的神经反馈系统研究. 生物医学工程学杂志(4), 894-898.

4. 贺文颉, 卜海兵, 童莉, 刘福权, 曾颖, & 王林元, et al. (2017). 基于脑网络连接的实时功能磁共振成像神经反馈技术研究进展.生物医学工程学杂志(03), 142-146.

5. 吕柄江,赵小杰,姚力,高家红.实时功能磁共振成像及其应用[J].科学通报,2014,59(02):195-209.


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关键词:
磁共振,功能性,神经,技术,反馈,大脑

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