华南师范大学软件学院的潘家辉等结合P300电位和稳态视觉诱发电位为DOC患者提供新的通信通道,即结合两种或多种不同类型的脑信号,提出一种混合异步脑机接口系统。研究结果发表于2021年1月《Journal of Neural Engineering》在线。
——摘自文章章节
【Ref: Huang J, et al. J Neural Eng. 2021 Apr 6;18(5). doi: 10.1088/1741-2552/abf00c.】
对于意识障碍(Disorders of Consciousness,DOC),如植物状态(Vegetative State,VS)和最低意识状态(Minimally Conscious State,MCS)患者,与其沟通交流具有挑战性。沟通交流是DOC患者普遍缺乏和迫切需要恢复的基本功能。DOC患者的沟通方法仅限于行为反应。由于DOC患者的运动障碍和注意力有限,他们不可能有足够的行为反应。最近的研究已经证明脑机接口(Brain-Computer Interfaces,BCIs)可以检测DOC患者残剩的认知功能。之前研究为DOC患者开发的BCI均为基于单一模态(如P300或运动想象)的同步BCI。对DOC患者来说,在BCI固定时很难保持其有限的注意力。使用BCI检测DOC患者的沟通能力仍处于起步阶段,替代的混合异步BCI系统,即直接结合多次EEG测量信息的异步检测,可能有希望改善对这类人群检测其大脑活动。华南师范大学软件学院的潘家辉等结合P300电位和稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential,SSVEP)为DOC患者提供新的通信通道,即结合两种或多种不同类型的脑信号,提出一种混合异步脑机接口系统。研究结果发表于2021年1月《Journal of Neural Engineering》在线。
研究者要求参与实验的7例DOC患者(其中3例VS和4例MCS)与11例健康对照者关注写有中文“是”和“否”的方框。然后,BCI系统用P300和SSVEP共同检测确定受试者是否将注意力集中在目标方框上。对于健康对照组测试混合系统与单模态BCI系统的性能。研究结果显示,所有健康对照者在混合系统与单模态系统中均达到显著的准确性(范围从72%-100%)。混合异步BCI系统的性能优于仅检测P300或仅检测SSVEP的系统。此外,采用异步方法动态采集脑电信号,与同步系统相比,平均所需轮数减少21%,在线实验时间减少105s。应用该异步系统检测7例DOC患者的“是”和“否”沟通功能,结果显示其中3例MCS患者在在线实验中表现出显著的准确性(67±3%),而且其修订版昏迷恢复量表(CRS-R)评分也较实验前提高。该结果表明,7例患者中的3例能够使用混合异步BCI系统进行准确性通信。
该研究结论是,BCI可能为DOC患者提供一种新的沟通渠道。研究首次在DOC患者中测试混合异步BCI,异步系统中的平均轮次减少,从而缩短患者的总实验时间。DOC患者的显著准确性表明,能够与该BCI系统进行简单的沟通。为进一步完善DOC患者与BCI的沟通工具,在未来的研究中,研究者计划在“是”和“否”的基础上增加第三种选择“不知道”,以开发患者更多的实用沟通系统。

声明:脑医汇旗下神外资讯、神介资讯、脑医咨询、AiBrain所发表内容之知识产权为脑医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。未经许可,禁止进行转载、摘编、复制、裁切、录制等。经许可授权使用,亦须注明来源。欢迎转发、分享。