北京清华长庚医院2月6日电（康复医学科）不用亲自动手，只要想一想就能控制周围的事物。这种事情似乎仅仅存在于科幻电影中。但一项技术的发展使这一梦想有可能变为现实——脑机接口( brain computer interface, BCI)。BCI顾名思义就是建立一条人脑和机器之间的连接通道，让大脑能够直接指挥机器工作。自1973年提出以来，经过40多年的发展历程，BCI技术逐渐延伸到多个领域，其中最重要的一项应用就是针对脑卒中患者的主动运动功能康复。为探究BCI对脑卒中患者运动功能神经可塑性的影响，清华大学附属北京清华长庚医院康复医学科与西安交通大学机械学院机器人与智能系统研究所、清华大学电子工程系开展产、学、研、医深度合作。近日，相关研究论文《Brain Functional Networks Study of Subacute Stroke Patients With Upper Limb Dysfunction After Comprehensive Rehabilitation Including BCI Training》发表于国际知名SCI期刊《Frontiers in Neurology》。该研究有哪些成果和突破呢，现在小编就带大家趁热了解一番~

　　BCI重建了通常由外周神经和肌肉组成的大脑输出通路，是一种对人体内外环境交互控制的系统,可反映人类思维活动过程中的脑神经活动信息。BCI在慢性脑卒中患者上肢功能康复中的临床疗效及对脑功能可塑性的影响已获得证实。本研究旨在探索包含BCI的综合康复训练后亚急性期脑卒中上肢运动功能障碍患者神经可塑性变化。

　　本研究选取25名中重度上肢功能障碍的亚急性期脑卒中受试者（临床注册编号ChiCTR1900022128），随机分为包含BCI手部康复机器人训练的综合康复组及常规康复组。在治疗前和4周训练结束后，使用Fugl-Meyer上肢运动功能量表（Fugl-Meyer Assessment upper limb, FMA-UL）、手臂动作调查测试表（Action Research Arm Test, ARAT）、Wolf运动功能测试（Wolf Motor Function Test, WMFT）对受试者进行上肢运动功能评定；通过静息态的功能磁共振分析系统对综合康复组进行脑功能连接（Functional connectivity, FC）神经影像学评估。

BCI系统训练框图

　　研究发现，训练4周后，两组的临床量表得分都有所提升。相比常规康复组，综合康复组患者临床评分提升更加显著（FMA-UL (p < 0.05), ARAT (p < 0.05), WMFT (p < 0.05) ）。

　　同时，综合康复组经过训练后多个脑区间功能连接FC显著增强（包括颞叶、额叶、枕叶、顶叶及皮层下区域等）。

大脑半球内及半球间FC增强区域示意图

FC增强的显著性示意图

　　更重要的是，部分增强的FC（如半球内躯体感觉皮层和核壳）与上肢运动功能的提升呈显著的正相关性。左侧顶叶前梨状皮质区（Brodmann area 5，BA5）和左侧额叶下脚后区（BA48）之间FC与训练前、训练后3种上肢运动功能评分均呈正相关。

FC变化与临床评分的相关性

　　总之，本研究发现经过包含BCI康复机器人的综合康复训练，亚急性脑卒中受试者运动功能相比常规康复训练方案提升更显著。脑卒中患者脑功能网络的重组，使得多感觉皮层和运动相关皮层、锥体外系协调性增强。接受BCI训练的患者在躯体感觉、视觉、空间处理和运动学习等方面脑功能网络活动也表现出显著变化。这些改变一定程度上揭示了亚急性期脑卒中患者运动功能恢复的重要神经机制。

　　论文地址：

　　https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fneur.2019.01419/full

　　第一作者：北京清华长庚医院康复医学科吴琼医师、西安交通大学机械学院乐赞博士

　　通讯作者：北京清华长庚医院康复医学科潘钰主任、清华大学电子工程系窦维蓓教授、西安交通大学机械学院王晶教授