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运动相关皮层电位研究的知识图谱分析

2022-10-19戴文豪李国强王大鹏

中国生物医学工程学报 2022年3期
关键词:额叶脑电图皮层

戴文豪 陈 杰 谢 平 李国强 王大鹏*

1(燕山大学体育学院,河北 秦皇岛 066004)2(燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛 066004)

引言

运动相关皮层电位(movement-related cortical potentials,MRCPs)是一种事件相关电位,是人体在暗示或进行随意运动中调用大脑中与运动相关的认知资源时所产生的负值低频电位[1]。 在脑电图(electroencephalograph,EEG)记录中可以观察到一个在人体进行随意运动开始之前大约1.5 ~2 s,幅值最高可达50 μV 的电位波形。 经典的MRCPs 包含3 个成分:准备电位(bereitschafts potentia1,BP)[2]、运动电位(motor potential,MP)[3]以及运动监控电位(movement-monitoring potentials,MMP)[4]。这些组成部分主要出现在大脑的初级运动皮质区、前运动区以及辅助运动皮质区间[5],并且与运动计划、准备和动作的早期执行有关。 人体在进行随意运动时大脑所产生的运动相关皮质电位(MRCPs)会富含大量的运动信息,因此在众多学科领域一直受到国外研究人员的广泛关注,而国内鲜有相关研究。 理清国外运动相关皮层电位的研究状况及发展过程、研究热点及前沿,有助于从整体上把握国外实况,促进国内学者认清国际上在运动相关皮层电位方面的前沿问题、演进脉络,推动我国在该领域的理论研究与实践发展。 因此,本文以Web of ScienceTM中收录的运动相关皮层电位的文献为数据来源,借助Cite Space V 软件,结合科学计量学理论,在定量与定性分析结合的基础上,通过绘制相应知识图谱,探析国外运动相关皮层电位研究的基本状况、热点领域及其演进。

1 研究热点分析

关键词或主题词是文章核心的浓缩和提炼,它们出现的频次越高,表明其所表达研究主题的热度就越高[5]。 Cite SpaceⅤ是通过统计关键词或主题词的词频之间的共现频率,以可视化的形式将频率层次和聚类关系清晰地显示出来,从而对某一领域的研究热点进行分析[6]。

在Cite SpaceⅤ功能参数区对参数进行设置,时区分割(time slicing)为2000—2020年,1年为1 个切片,Node Types 选择节点Key words,阈值项选择“Top N% per slice”,节点阈值设定为每个时间切片中频次最高的50 个关键词,运行软件,结果如图1所示。 由257 个节点和1 335 条连线组成的关键词共现网络知识图谱,在图谱中,节点代表所要分析的对象,也就是关键词所出现的频次越多,节点越大。 节点之间的连线则表示共现关系,其中粗细程度表现共现的强度,颜色则表示该节点第一次出现的时间[7]。

将表达意思相同或相近的关键词做合并处理,如movement-related potentials 和movement related potentials 为表达同一意义的关键词,在Cite SpaceⅤ导出的数据中,movement、cortex、potential、brain 等均按照以上方法做相同合并,规范合并后的部分高频关键词和高中心性关键词见表1。

表1 所示,运动关联电位(movement-related potential)与运动皮层(motor cortex)分别以频次149与频次108 成为排在第1 与第2 的关键词,这表明运动关联电位与运动皮层在运动相关皮质电位的研究中受到高度关注。 还发现运动(movement)一词以88 的频次排在第4 位。 运动相关皮层电位包含运动前成分和运动后成分两部分,人体通过运动从而诱发运动相关皮层电位的出现,然而这些成分的产生通常出现在初级运动皮质区、运动前区以及辅助运动皮质区。 这表明运动相关皮层电位的产生需要大脑在不同的时间过程中有计划地激活与运动相关皮层的不同空间区域。

表1 运动相关皮层电位研究高频关键词及中心度(前15位)Tab.1 High-frequency keywords and centralities in motorrelated cortical potential(TOP15)

脑电图(EEG)这一关键词以104 的频次排在第3 位。 脑电图可以用来评估脑受累程度,积极参与已经被证明可以诱发皮质脊髓可塑性和增强运动恢复的可能性[8],并且研究者可以在脑电图中,提取出所需要分析的运动相关皮层电位。 此外,脑(brain)这一关键词虽然频次排在最后一名,但是其中心性排在第5 位,为了更好的对脑电图进行研究,需要对脑电图信号进行不同分类(classification),如Susan 等[9]对脑电图信号进行分类,用来识别在运动任务执行过程中的注意变化,进而提取不同的脑电图与运动相关电位。 此方面研究对设计运动功能康复的脑机接口系统具有着重要意义。

高频关键词的排名中,皮层电位(cortical potential)虽然排名第6 名,但是其中心性却最高(0.22),这表明皮层电位的研究对运动相关皮层电位的研究有着较为重要的连接作用。 如,Knaepen等[10]对与步态相关的皮层电位研究,Suntrup 等[11]对吞咽的皮层电位研究,Jochumsen 等[12]对抓握的皮质电位研究等都是通过不同范式从皮层电位对运动相关皮层电位进行分析。

帕金森病(Parkinson's disease)、自愿运动(voluntary movement)和辅助运动区(supplementary motor area)这些关键词的频次分别排在第5、8、11位,其中心性分别排在第14、9、5,该类研究主要通过对运动相关皮层电位的刺激,针对帕金森综合征以及其他具有神经性运动功能障碍的人群进行的康复研究。 除了以上刺激外,脑-机接口(braincomputer interface)是使用大脑信号来传达用户的意图,这些系统不依赖于周围神经和肌肉,因此它们也可以被严重运动障碍的人使用。 如,Flint 等[13]通过局部场电位精确解码肌肉活动,Markowitz 等[14]通过对猕猴皮层局部场电位优化运动目标解码。在脑-机接口研究中涵盖了对人类神经性运动功能障碍康复的研究,为日后的运动康复打下基础。

综上所述,运动相关皮层电位研究所涉及的关键词众多,通过对关键词进行知识聚类分析,发现了运动相关皮层电位研究领域的热点,相关热点主要是围绕出现的问题或现象展开的,具体包括运动关联电位、运动皮层、脑电图、运动、帕金森综合征等。 这些热点关注的领域较为全面,有力促进了运动相关皮层电位的研究进展,进而为运动康复、训练等领域的应用打下了基础。

2 发展演进分析

图2 为运动相关皮层电位的文献共被引聚类结果。 图中每个节点代表1 篇文献。 黑色名称节点表示高中介中心性的文献,高中介中心性的节点表示网络节点对运动相关皮层电位研究的标志性意义和链接的枢纽作用,它为那些无法直接进行连接的节点或聚类起到了中介的作用,具有控制另两个引用文献的交互能力,处于重要的主导地位[15]。 红色名称则为聚类命名,聚类的颜色表明运动相关皮层电位研究在不同时间的演进。 从图可见,运动相关皮层电位的主要聚类有10 个:#0:frontal Lobe(大脑额叶)、#1:electroencephalography(脑电图学)、#2:brain-machine interfaces (脑机接口)、 # 3: motor imagination(运动想象)、#4:attention(注意力)、#5:movement-monitoring potential(运动监测电位)、#6:Parkinson's disease(帕金森病)、#8:evoked potential(诱发电位)、#9:grasping(抓握)、#11:deglutition(吞咽)。 聚类的颜色反映首次被共引的时间,可以通过聚类颜色的变化,看到知识流向随时间的变化(由浅色到深色)。 根据图2 聚类内容与演进时间(颜色表示),将共被引网络分为3 个时期,分别用黄、橙、红3 种色彩表示。 图中10 个聚类分属在3个时期中,时间演进由前及后,形成了连续的发展脉络,不同聚类的时间演进时期会发生交叉,体现为图2 中的颜色块重叠。 对图中3 个时期的聚类再划分,并对代表性节点文献(见表2)进行重点分析,以揭示运动相关皮层电位的整体发展演进。

图2 运动相关皮层电位研究文献共引网络聚类图谱Fig.2 The co-citation network atlas of motor related cortical potential research literature

表2 运动相关皮层电位研究各知识聚类高中心性文献信息Tab.2 Clustering of high school psychosexual literature information based on motor-related cortical potentials

2.1 阶段1:聚焦大脑额叶、诱发电位、吞咽研究

由图2 可见,阶段1 共包含3 个聚类,分别是#0:frontal lobe(大脑额叶);#11:deglutition(吞咽);#8:evoked potential(诱发电位)。 从代表研究来看,此阶段的研究多集中于2005年以前。

聚类#0 为frontal lobe(大脑额叶),大脑额叶分为4 个主要部分:运动区、前运动区、前额叶区和额叶内侧区。 在人类行为研究中,对运动活动中感知努力的生理和心理基础的识别由来已久[25-26]。 对于工具的使用和抓握,顶叶和运动前区在准备和执行过程中起着重要作用[27-28]。 为了更好地理解大脑是如何控制运动的,不仅要检查身体表现及其相关的生理反应,还要评估表现的感知成本。 而在这一聚类中被引较高的为文献[16],并且中心性较高,表明运动相关皮层电位研究中针对大脑额叶的研究有着十分重要的影响力。 该研究为了明确自主运动中运动皮层激活的精确位置和时间,对运动相关皮层电位进行了结合多种约束条件的偶极子源分析,确定了MRCP 中不相关源的数量,并且发现MFC 的激活与双侧中央前回的激活时间相似,从而确定了大脑中MRCP 的产生和它们激活的时间关系。 Wheaton 等[29]选取了8 名受试者利用高密度脑电图来描述在实践运动中皮层活动的变化,证明了顶叶和额叶活动的动态显示了这些区域在实践中产生的时间。 后顶叶皮质有助于MRCP 的早期慢波阴性。 表明在左顶叶区域运动前3 秒就开始计划自我节奏的练习动作,随后与额叶皮层区域相结合。

聚类#11 为deglutition(吞咽),在吞咽控制中涉及了多个额叶、顶叶和颞叶皮层区域,包括了咽部和食道阶段[30-32],文献[17]表现出较高被引量,其作者选取了7 名受试者,通过对受试者的MRCPs 进行分析,发现与咽吞咽相关的运动相关皮层电位的特征不同于肢体运动,与咽下感觉信息相关的皮层过程和咽吞咽的皮层准备过程都取决于吞咽的类型吞咽任务。 Mosier 等[33]进行了功能性磁共振成像(fMRI)研究健康成人受试者参与意志吞咽任务的皮层、皮层下和小脑系统。 结果表明吞咽的皮层组织结构可能包含一个取代解剖结构的功能结构,其中每个功能单元或模块在感觉运动的规划和执行中起着特定的作用,并且支持了对于吞咽、皮层组织是基于排列成平行系统的功能连接模块,该作者另一研究指出,成年人吞咽控制具有相当大的可塑性和适应性。

聚类#8 为evoked potential(诱发电位),其中Babiloni 等[18]的文章在这一聚类中表现出较高被引量。 由于脑电图和脑磁图拥有的高时间分辨率,因此被认为是研究大脑动力学的有用技术,并且对大脑电磁信号进行的所有连接都是计算从电或磁传感器采集的信号之间的连接[34-35],然而,在这种情况下,由于相干性计算的非方向性,信息在皮层区域之间流动的方向是不可用的。 因此,Babiloni 选取了4 名受试者,通过手指敲击动作,并且基于定向传递函数(DTF)提出了一种综合评估大脑皮层连通性信息的方法。

阶段1 的研究主要集中在2005年之前,学者们所关注的领域主要集中在对大脑额叶刺激、诱发电信号采集以及成人吞咽研究。 在大脑额叶的信号处理上,确定了MRCP 中不相关源的数量以及MRCP 的产生和它们激活的时间关系,并证明了顶叶和额叶活动的动态显示了这些区域在实践中产生的时间;在吞咽研究上,发现与咽吞咽相关的运动相关皮层电位的特征不同于肢体运动,支持了对于吞咽、皮层组织是基于排列成平行系统的功能连接模块,并反对通过大量分布的皮层区域来控制吞咽的观点,通过该系统可以促进吞咽行为与其他运动动作的协调,从而产生丰富的行为序列;有关诱发电位的研究中,基于定向传递函数(DTF)提出了一种综合评估大脑皮层连通性信息的方法,通过这种方法,既适用于分析人类简单的动作,也适用于分析复杂的动作或认知任务。 这些研究均以证实为主,为今后运动相关皮层电位的发展做出了贡献。

2.2 阶段2:聚焦脑-机接口、运动想象、运动检测电位、帕金森综合征的研究

由图4 可见,阶段2 时期共包含4 个聚类,分别是#5:movement-monitoring potential(运动监测电位);#2:brain-machine interfaces(脑-机接口);#3:motor imagination(运动想象);#6:Parkinson's disease(帕金森病)。 从图4 中可以看见,Period 2 时期正属于运动相关皮层电位研究的交叉时期。 从代表研究来看,此阶段的研究多集中于2005年-2012年之间。

聚类#5 为movement-monitoring potential(运动监测电位),其中文献[19] 有较高的中心性,Slobounov 选取了6 名19-25 岁的大学生,检验了脑电图中等距力的产生与受试者的表现能力和相关的短期肌肉努力感知之间的相关性。 发现运动相关皮层电位与力的产生以及感知的努力相关,从而证实了从额中央皮层区域到脑电的选择敏感性特定动力学变量的实验操作和与产生力的某些阶段相关的感知的努力,即大脑可以感受到人们的感知努力,为老年人康复以及有各种运动障碍的患者的康复训练打下基础[36]。

聚类#2 为brain-machine interfaces(脑-机接口),脑计算机接口(BCIs)是使用大脑信号来传达用户的意图。 由于这些系统不依赖于周围神经和肌肉,因此它们可以被严重运动障碍的人使用。 文献[20]在这一聚类中表现出了较高被引量,且中心性较高。 Schalk 选取了5 名受试者,要求他们使用操纵杆来移动光标跟踪电脑屏幕上的移动目标,以此来确定是否有可能从记录在脑皮层电图(electrocorticogram,ECoG)的信号中有效解码实时运动学参数,研究发现脑皮层电图(ECoG)信号可用于精确解码人体二维操纵杆运动学,并发现了可以明显清晰表现ECoG 特征的余弦调谐,该余弦调谐之前只在猴子的皮质内微电极上检测到[37-38]。该研究同时还发现了一个关于大脑运动方向的新的信号,这表明ECoG 是研究脑功能的潜在且强有力的工具,成为此聚类的研究基础。 Velliste 等[39]通过对猴子进行试验,证明了使用皮质信号来控制多关节假肢装置,实现与物理环境直接实时交互,并证明了除运动的三个维度外,受试者的皮层信号还可成比例地控制手臂末端的一个夹持器,该研究的多自由度假肢控制演示,为开发灵巧的假肢装置奠定了基础,有望在接近自然水平上实现手臂和手的功能。

聚类#3 为motor imagination(运动想象),从#2:brain-machine interfaces(脑-机接口)到#3:motor imagination(运动想象)既可以看作是一个发展过程,也可以看作是一个大的相关聚类。 运动想象是自身运动行为在心理上的复现,而不存在真实的肌肉活动[40]。 在这一聚类中,共分为两个方向:一个是以Farina 等[21]为主的信号处理研究,相关研究提出了一种基于特征提取阶段主小波和分类步骤中核和正则化参数优化的MRCPs 分类新方案,其研究结果有望用于使用MRCP 来控制复杂的运动任务。另一个是以Daly 等[41]为主的证实研究,相关研究阐述了脑-机接口(BCI)技术可用于控制计算机光标或肢体矫形器,控制文字处理和访问互联网,通过使用脑信号来补充受损的肌肉控制,证实BCIs 可以提高康复方案的效率,从而改善患者的肌肉控制。 Nascimento[3]研究指出,MRP(运动检测电位)与涉及不同扭矩发展速率和扭矩水平的运动任务之间的相关性表明,MRP 可能包括用于编程由基于神经康复技术的系统执行的预期运动的潜在解决方案。

聚类#6 为Parkinson's disease(帕金森病),随着运动相关皮层电位的发展,其带来的康复功能也被越来越多的研究者所关注。 从图4 可以发现,通过运动相关皮层电位来促进帕金森综合征患者康复的聚类面积较大,表明这在运动相关皮层电位的研究中占重要部分。 Lalo 等[42]调查了帕金森病患者静息和运动期间,内侧及外侧皮质区域与丘脑底核(STN)之间双向耦合的模式,以及没有药理学多巴胺能输入的情况,发现STN 与内侧及外侧皮质区之间存在不对称的双向耦合,在35HZ 频率下,皮层对STN 的驱动力较大;运动过程中,内侧皮质对STN的驱动力下降;并且STN 与内侧皮质之间及外侧皮质对称双向驱动力增加多巴胺能治疗后的皮质驱动STN,结果证实了皮质-基底神经节通信的双向模式,其在频带上被差异化的图案化,并且随着运动和多巴胺能输入而变化。 Litvak 等[22]证明了γ 波段中几个与运动相关的增加,其中,STN 中60-90Hz频带功率之和与M1 的相应一致,与PD 患者的对侧运动迟缓刚性相关,并且支持了这种同步形式的促动力性质,即这种同步与所执行的运动类型无关,因此可以支撑电机控制的一般特征。 Hsu[43]通过对14 名PD 患者进行实验,分析了STN 在帕金森病意志运动终止准备中的作用,结果表明STN 参与意志运动终止的准备,STN 中跨宽带的同时事件相关的去同步(ERD)可能在终止意志运动中起关键作用。

阶段2 的研究主要集中于2004年-2010年间,学者们关注的领域主要为运用脑-机接口针对有运动功能障碍患者进行的康复实验。 从图4 来看,聚类3 与聚类5 有部分重合,并且与上一时期紧密相连,说明了聚类3 与聚类5 之间关系密切。 从内容上看聚类3 围绕着通过运动想象来进行针对运动功能障碍患者展开,聚类5 则是通过运动检测信号展开,由此看出这一时期的研究继承并强化了上一时期的研究。 同时还关注了新出现的问题——帕金森综合征,并指出丘脑底核在帕金森病意志运动终止准备中的作用。 这些研究仍以证实为主,为有运动功能障碍人群的康复打下基础,也为运动相关皮层电位更好发展有所推进。

2.3 阶段3:聚焦脑电图学、注意力、抓握研究

由图4 可见,阶段3 共包含4 个聚类,分别是#1:electroencephalography(脑电图学);#9:grasping(抓握);#4:attention(注意力)。 从代表研究来看,此阶段的研究多集中于2010年以后。

聚类#1 为electroencephalography(脑电图学),脑电图可以用来评估脑受累程度,积极参与已经被证明可以诱发皮质脊髓可塑性和增强运动恢复的可能性。 在这一聚类中,文献[23]的研究具有较高的被引量,其研究提出并证明了潜在的范式检测运动意图的潜伏期限制在200 ms 以内。 该作者另一篇文章指出,使用基于在线运动想象的异步脑-机接口系统可以改变对胫前肌的皮质脊髓投射,并同时触发外围刺激[44]。 Xu 等[45]调查了健康个体在运动想象过程中单次试验的脑电轨迹,并对运动任务、频带和处理技术进行了综合比较,研究显示MRCP 中延长负性期的交叉学科一致性、重复任务中感觉以及运动节律的延迟反弹。 当使用带有时间序列分析的弹道MRCP 时,检测性能具有最大的准确性。 此方面的研究对设计运动功能康复的脑-机接口系统具有重要意义。

聚类#9 为grasping(抓握),小电脉冲可以刺激仍受神经支配的瘫痪手臂肌肉,这表明,神经假体能够恢复手的功能,尤其是不同的抓握方式[46]。 在这一聚类中,Jochumsen 等[12]的工作与聚类1 和聚类4 有紧密关系,并且具有较高的被引量。 作者证明了在有限的潜伏期内检测运动意图,提取和分类不同水平的力和速度是可能的,为神经康复打下基础。 Schwarz 等[47]利用人脑电信号的低频时域特征,成功在线解码两个抓取和一个腕部摆动运动。这些发现有助于开发一种更自然、更直观的基于BCI 的控制模式,可用于运动障碍患者的上肢运动神经假体或机械臂。

聚类#4 为attention(注意力),注意力的减退会降低在运动意图检测过程中脑-机接口的表现[48],在这一聚类中,文献[24]具有较高的被引量,其涉及一个在线BCI 实验。 该研究比较了LPP-LDA 算法与MF 方法在检测精度和延迟性能方面的差异,其结果表示LPP-LDA 算法具有高精度和易于在线实现的特点,并且可用于神经调节与运动康复领域。 Aliakbaryhosseinabadi 等[49]发现注意转移对健康受试者和脑卒中患者的运动意向检测均有延迟作用,但对患者组的运动准备阶段影响较大,并且发现注意变化会影响动作表现的习惯化。 该作者另一研究发现,注意水平的变化会影响运动皮层与运动准备和执行相关的辅助运动区域的活动,更高的注意力转移导致运动任务的特定MRCP 特征大大减少[9],对设计实时脑-机接口系统具有重要意义。

阶段3 的研究主要集中于2010年及之后,学者们主要关注的领域已经由动作模式对运动相关电位的探索转向为通过对运动相关电位的监测与设置,观察人的运动意图,主要为脑电图学、抓握、注意力几个方面。 关于脑电图学,研究指出了运动意图的潜伏期限制在200 ms 以内,当使用带有时间序列分析的弹道MRCP 时,检测性能具有最大的准确性,对设计运动功能康复的脑-机接口系统具有重要意义;关于抓的研究,指出了利用脑电信号可以提取和分类不同水平的力和速度,并且可以解码人的实时动作,有助于开发一种更自然的BCI 控制模式;关于注意力的研究,指出了LPP-LDA 算法具有高精度和易于在线实现的特点,并且发现注意水平的变化会影响运动皮层与运动准备区域的活动,对设计实施脑-机接口系统具有重要意义。 这些研究还是多以证实为主,所关注的问题更加多元化,为运动相关皮层电位的全面研究提供了保障。

综上所述,运动相关皮层电位的研究以不同时期出现的问题或现象为引领,以实证研究为手段,主要经历了3 个阶段的研究。 2005年及之前,以大脑额叶、吞咽、诱发电位为主要研究领域。 而后,对上一阶段的问题进行了承续并深化,同时关注到这一时期(2005年-2010年)出现的帕金森综合征问题,随着时间的推移(2010年),学者们逐渐把研究重心放到了脑电图学、抓握、注意力这类研究中,相应的研究也在前两段研究的基础上继续深化。 尤其是对脑-机接口的研究,折射出了人类对于神经类疾病康复的追求,这也将成为运动相关皮层电位研究的前沿。

3 总结与展望

文献分析表明,运动相关皮层电位的研究热点紧密围绕心理学、生理学以及体育学等领域的具体问题或现象展开,研究的发展历程可以分为3 个阶段:第1 阶段(2005年及之前),以大脑额叶、吞咽、诱发电位为主;第2 阶段(2005年-2012年)以运动检测电位、脑-机接口、运动想象、帕金森综合征研究为主;第3 阶段(2010年以后)以脑电图学、抓握、注意力研究为主。 运动相关皮层电位作为一种事件相关电位,因为其能反映运动前的策划、准备、早期的运动执行过程的能力,因此可以应用于检测大脑运动意图、识别运动参数、探索运动神经机制和评价运动康复效果等研究。 但自1965年首次发现MRCPs 信号以来,虽引起了不同领域学者对其不同程度的关注,但至今仍进展缓慢。

原因是由于MRCPs 信号相比较于其他EEG 信号,幅值小、信噪比低,并且波形组合复杂,更容易受到人体中各类生理、心理活动的干扰,且在空间分布上存在明显的个体差异。 MRCPs 的信号主要分布在运动开始前1.5~2 s 的准备时间内与运动想象期间,现在针对MRCPs 信号检测以及特征提取技术还有所局限,很难将MRCPs 信号中蕴含的大量运动意图信息特征提取出来,这也是从发现MRCPs 信号到现在,制约其在运动康复以及神经等领域应用的最根本原因;其次则是在运动想象研究中,运动想象在BCI 领域中是应用最广泛的一种范式,大多应用于帕金森综合征、脑卒中等由于运动功能障碍而无法执行实际动作的患者中,而MRCPs 信号的在线检测结果一直不理想,这制约了MRCPs 在BCI 领域中的康复应用,运动想象时所产生的MRCPs 信噪比远低于珍视运动,并且在信号提取时,需要采用一定长度的运动想象脑电数据,数据过长则影响MRCPs 的检测效果,截止到目前,也难以针对其选取合适的数据长度,这也是导致MRCPs 难以取得重大突破的原因。

运动相关皮层电位与大脑额叶、诱发电位、人类吞咽、脑机接口、运动想象、运动检测电位、帕金森综合征、脑电图学、注意力、抓握等角度的研究,可能为某些康复活动提供新的解释,也为某些疾病的研究提供新治疗方法。 在运动康复领域中,BCI系统为运动功能障碍患者带来了新的曙光,并且在当下研究中,通过运动想象、运动检测等方法已经在康复领域中取得了很好的突破,但在一些方面还存在局限性。 目前的BCI 系统应用于康复领域主要分为两个方面,一是通过运动神经假体代替已经受损或丧失运动功能的肢体,以替代的手段完成康复目的;二是通过从脑电信号中获取的大量运动意图信息控制外部辅助装置或医疗设备,如外骨骼、功能性电刺激装置等,以功能重建的方式实现康复目的。 显然后一种康复手段要优于前一种。MRCPs 信号在其中则扮演了重要角色,目前针对MRCPs 信号的特征提取方法主要采用事件相关去同步/同步(ERD/ERS)信号的特征,来识别与控制BCI 系统中的运动参数,但由于局限于特定的频段能量特征而导致应用受限。

在未来的BCI 领域以及运动康复领域中,MRCPs 信号因其无需复杂训练即可实现控制,不会因为长时间使用而导致过度疲劳等特点,十分值得研究人员关注。 笔者认为,MRCPs 研究的未来趋势应分为信号提取与神经类疾病运动康复两个方向,通过研究具有神经性以及运动功能障碍患者的运动相关电位,探究有效的康复治疗以及调控手段,或通过反向研究设计辅助康复设备等,在未来康复的研究中,MRCPs 的研究仍会占有重要地位。

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