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運動相關皮層電位研究的知識圖譜分析

2022-10-19 01:39戴文豪李國強王大鵬
中國生物醫學工程學報 2022年3期
關鍵詞:額葉腦電圖皮層

戴文豪 陳 杰 謝 平 李國強 王大鵬*

1(燕山大學體育學院,河北 秦皇島 066004)2(燕山大學電氣工程學院,河北秦皇島 066004)

引言

運動相關皮層電位(movement-related cortical potentials,MRCPs)是一種事件相關電位,是人體在暗示或進行隨意運動中調用大腦中與運動相關的認知資源時所產生的負值低頻電位[1]。 在腦電圖(electroencephalograph,EEG)記錄中可以觀察到一個在人體進行隨意運動開始之前大約1.5 ~2 s,幅值最高可達50 μV 的電位波形。 經典的MRCPs 包含3 個成分:準備電位(bereitschafts potentia1,BP)[2]、運動電位(motor potential,MP)[3]以及運動監控電位(movement-monitoring potentials,MMP)[4]。這些組成部分主要出現在大腦的初級運動皮質區、前運動區以及輔助運動皮質區間[5],并且與運動計劃、準備和動作的早期執行有關。 人體在進行隨意運動時大腦所產生的運動相關皮質電位(MRCPs)會富含大量的運動信息,因此在眾多學科領域一直受到國外研究人員的廣泛關注,而國內鮮有相關研究。 理清國外運動相關皮層電位的研究狀況及發展過程、研究熱點及前沿,有助于從整體上把握國外實況,促進國內學者認清國際上在運動相關皮層電位方面的前沿問題、演進脈絡,推動我國在該領域的理論研究與實踐發展。 因此,本文以Web of ScienceTM中收錄的運動相關皮層電位的文獻為數據來源,借助Cite Space V 軟件,結合科學計量學理論,在定量與定性分析結合的基礎上,通過繪制相應知識圖譜,探析國外運動相關皮層電位研究的基本狀況、熱點領域及其演進。

1 研究熱點分析

關鍵詞或主題詞是文章核心的濃縮和提煉,它們出現的頻次越高,表明其所表達研究主題的熱度就越高[5]。 Cite SpaceⅤ是通過統計關鍵詞或主題詞的詞頻之間的共現頻率,以可視化的形式將頻率層次和聚類關系清晰地顯示出來,從而對某一領域的研究熱點進行分析[6]。

在Cite SpaceⅤ功能參數區對參數進行設置,時區分割(time slicing)為2000—2020年,1年為1 個切片,Node Types 選擇節點Key words,閾值項選擇“Top N% per slice”,節點閾值設定為每個時間切片中頻次最高的50 個關鍵詞,運行軟件,結果如圖1所示。 由257 個節點和1 335 條連線組成的關鍵詞共現網絡知識圖譜,在圖譜中,節點代表所要分析的對象,也就是關鍵詞所出現的頻次越多,節點越大。 節點之間的連線則表示共現關系,其中粗細程度表現共現的強度,顏色則表示該節點第一次出現的時間[7]。

將表達意思相同或相近的關鍵詞做合并處理,如movement-related potentials 和movement related potentials 為表達同一意義的關鍵詞,在Cite SpaceⅤ導出的數據中,movement、cortex、potential、brain 等均按照以上方法做相同合并,規范合并后的部分高頻關鍵詞和高中心性關鍵詞見表1。

表1 所示,運動關聯電位(movement-related potential)與運動皮層(motor cortex)分別以頻次149與頻次108 成為排在第1 與第2 的關鍵詞,這表明運動關聯電位與運動皮層在運動相關皮質電位的研究中受到高度關注。 還發現運動(movement)一詞以88 的頻次排在第4 位。 運動相關皮層電位包含運動前成分和運動后成分兩部分,人體通過運動從而誘發運動相關皮層電位的出現,然而這些成分的產生通常出現在初級運動皮質區、運動前區以及輔助運動皮質區。 這表明運動相關皮層電位的產生需要大腦在不同的時間過程中有計劃地激活與運動相關皮層的不同空間區域。

表1 運動相關皮層電位研究高頻關鍵詞及中心度(前15位)Tab.1 High-frequency keywords and centralities in motorrelated cortical potential(TOP15)

腦電圖(EEG)這一關鍵詞以104 的頻次排在第3 位。 腦電圖可以用來評估腦受累程度,積極參與已經被證明可以誘發皮質脊髓可塑性和增強運動恢復的可能性[8],并且研究者可以在腦電圖中,提取出所需要分析的運動相關皮層電位。 此外,腦(brain)這一關鍵詞雖然頻次排在最后一名,但是其中心性排在第5 位,為了更好的對腦電圖進行研究,需要對腦電圖信號進行不同分類(classification),如Susan 等[9]對腦電圖信號進行分類,用來識別在運動任務執行過程中的注意變化,進而提取不同的腦電圖與運動相關電位。 此方面研究對設計運動功能康復的腦機接口系統具有著重要意義。

高頻關鍵詞的排名中,皮層電位(cortical potential)雖然排名第6 名,但是其中心性卻最高(0.22),這表明皮層電位的研究對運動相關皮層電位的研究有著較為重要的連接作用。 如,Knaepen等[10]對與步態相關的皮層電位研究,Suntrup 等[11]對吞咽的皮層電位研究,Jochumsen 等[12]對抓握的皮質電位研究等都是通過不同范式從皮層電位對運動相關皮層電位進行分析。

帕金森病(Parkinson's disease)、自愿運動(voluntary movement)和輔助運動區(supplementary motor area)這些關鍵詞的頻次分別排在第5、8、11位,其中心性分別排在第14、9、5,該類研究主要通過對運動相關皮層電位的刺激,針對帕金森綜合征以及其他具有神經性運動功能障礙的人群進行的康復研究。 除了以上刺激外,腦-機接口(braincomputer interface)是使用大腦信號來傳達用戶的意圖,這些系統不依賴于周圍神經和肌肉,因此它們也可以被嚴重運動障礙的人使用。 如,Flint 等[13]通過局部場電位精確解碼肌肉活動,Markowitz 等[14]通過對獼猴皮層局部場電位優化運動目標解碼。在腦-機接口研究中涵蓋了對人類神經性運動功能障礙康復的研究,為日后的運動康復打下基礎。

綜上所述,運動相關皮層電位研究所涉及的關鍵詞眾多,通過對關鍵詞進行知識聚類分析,發現了運動相關皮層電位研究領域的熱點,相關熱點主要是圍繞出現的問題或現象展開的,具體包括運動關聯電位、運動皮層、腦電圖、運動、帕金森綜合征等。 這些熱點關注的領域較為全面,有力促進了運動相關皮層電位的研究進展,進而為運動康復、訓練等領域的應用打下了基礎。

2 發展演進分析

圖2 為運動相關皮層電位的文獻共被引聚類結果。 圖中每個節點代表1 篇文獻。 黑色名稱節點表示高中介中心性的文獻,高中介中心性的節點表示網絡節點對運動相關皮層電位研究的標志性意義和鏈接的樞紐作用,它為那些無法直接進行連接的節點或聚類起到了中介的作用,具有控制另兩個引用文獻的交互能力,處于重要的主導地位[15]。 紅色名稱則為聚類命名,聚類的顏色表明運動相關皮層電位研究在不同時間的演進。 從圖可見,運動相關皮層電位的主要聚類有10 個:#0:frontal Lobe(大腦額葉)、#1:electroencephalography(腦電圖學)、#2:brain-machine interfaces (腦機接口)、 # 3: motor imagination(運動想象)、#4:attention(注意力)、#5:movement-monitoring potential(運動監測電位)、#6:Parkinson's disease(帕金森病)、#8:evoked potential(誘發電位)、#9:grasping(抓握)、#11:deglutition(吞咽)。 聚類的顏色反映首次被共引的時間,可以通過聚類顏色的變化,看到知識流向隨時間的變化(由淺色到深色)。 根據圖2 聚類內容與演進時間(顏色表示),將共被引網絡分為3 個時期,分別用黃、橙、紅3 種色彩表示。 圖中10 個聚類分屬在3個時期中,時間演進由前及后,形成了連續的發展脈絡,不同聚類的時間演進時期會發生交叉,體現為圖2 中的顏色塊重疊。 對圖中3 個時期的聚類再劃分,并對代表性節點文獻(見表2)進行重點分析,以揭示運動相關皮層電位的整體發展演進。

圖2 運動相關皮層電位研究文獻共引網絡聚類圖譜Fig.2 The co-citation network atlas of motor related cortical potential research literature

表2 運動相關皮層電位研究各知識聚類高中心性文獻信息Tab.2 Clustering of high school psychosexual literature information based on motor-related cortical potentials

2.1 階段1:聚焦大腦額葉、誘發電位、吞咽研究

由圖2 可見,階段1 共包含3 個聚類,分別是#0:frontal lobe(大腦額葉);#11:deglutition(吞咽);#8:evoked potential(誘發電位)。 從代表研究來看,此階段的研究多集中于2005年以前。

聚類#0 為frontal lobe(大腦額葉),大腦額葉分為4 個主要部分:運動區、前運動區、前額葉區和額葉內側區。 在人類行為研究中,對運動活動中感知努力的生理和心理基礎的識別由來已久[25-26]。 對于工具的使用和抓握,頂葉和運動前區在準備和執行過程中起著重要作用[27-28]。 為了更好地理解大腦是如何控制運動的,不僅要檢查身體表現及其相關的生理反應,還要評估表現的感知成本。 而在這一聚類中被引較高的為文獻[16],并且中心性較高,表明運動相關皮層電位研究中針對大腦額葉的研究有著十分重要的影響力。 該研究為了明確自主運動中運動皮層激活的精確位置和時間,對運動相關皮層電位進行了結合多種約束條件的偶極子源分析,確定了MRCP 中不相關源的數量,并且發現MFC 的激活與雙側中央前回的激活時間相似,從而確定了大腦中MRCP 的產生和它們激活的時間關系。 Wheaton 等[29]選取了8 名受試者利用高密度腦電圖來描述在實踐運動中皮層活動的變化,證明了頂葉和額葉活動的動態顯示了這些區域在實踐中產生的時間。 后頂葉皮質有助于MRCP 的早期慢波陰性。 表明在左頂葉區域運動前3 秒就開始計劃自我節奏的練習動作,隨后與額葉皮層區域相結合。

聚類#11 為deglutition(吞咽),在吞咽控制中涉及了多個額葉、頂葉和顳葉皮層區域,包括了咽部和食道階段[30-32],文獻[17]表現出較高被引量,其作者選取了7 名受試者,通過對受試者的MRCPs 進行分析,發現與咽吞咽相關的運動相關皮層電位的特征不同于肢體運動,與咽下感覺信息相關的皮層過程和咽吞咽的皮層準備過程都取決于吞咽的類型吞咽任務。 Mosier 等[33]進行了功能性磁共振成像(fMRI)研究健康成人受試者參與意志吞咽任務的皮層、皮層下和小腦系統。 結果表明吞咽的皮層組織結構可能包含一個取代解剖結構的功能結構,其中每個功能單元或模塊在感覺運動的規劃和執行中起著特定的作用,并且支持了對于吞咽、皮層組織是基于排列成平行系統的功能連接模塊,該作者另一研究指出,成年人吞咽控制具有相當大的可塑性和適應性。

聚類#8 為evoked potential(誘發電位),其中Babiloni 等[18]的文章在這一聚類中表現出較高被引量。 由于腦電圖和腦磁圖擁有的高時間分辨率,因此被認為是研究大腦動力學的有用技術,并且對大腦電磁信號進行的所有連接都是計算從電或磁傳感器采集的信號之間的連接[34-35],然而,在這種情況下,由于相干性計算的非方向性,信息在皮層區域之間流動的方向是不可用的。 因此,Babiloni 選取了4 名受試者,通過手指敲擊動作,并且基于定向傳遞函數(DTF)提出了一種綜合評估大腦皮層連通性信息的方法。

階段1 的研究主要集中在2005年之前,學者們所關注的領域主要集中在對大腦額葉刺激、誘發電信號采集以及成人吞咽研究。 在大腦額葉的信號處理上,確定了MRCP 中不相關源的數量以及MRCP 的產生和它們激活的時間關系,并證明了頂葉和額葉活動的動態顯示了這些區域在實踐中產生的時間;在吞咽研究上,發現與咽吞咽相關的運動相關皮層電位的特征不同于肢體運動,支持了對于吞咽、皮層組織是基于排列成平行系統的功能連接模塊,并反對通過大量分布的皮層區域來控制吞咽的觀點,通過該系統可以促進吞咽行為與其他運動動作的協調,從而產生豐富的行為序列;有關誘發電位的研究中,基于定向傳遞函數(DTF)提出了一種綜合評估大腦皮層連通性信息的方法,通過這種方法,既適用于分析人類簡單的動作,也適用于分析復雜的動作或認知任務。 這些研究均以證實為主,為今后運動相關皮層電位的發展做出了貢獻。

2.2 階段2:聚焦腦-機接口、運動想象、運動檢測電位、帕金森綜合征的研究

由圖4 可見,階段2 時期共包含4 個聚類,分別是#5:movement-monitoring potential(運動監測電位);#2:brain-machine interfaces(腦-機接口);#3:motor imagination(運動想象);#6:Parkinson's disease(帕金森病)。 從圖4 中可以看見,Period 2 時期正屬于運動相關皮層電位研究的交叉時期。 從代表研究來看,此階段的研究多集中于2005年-2012年之間。

聚類#5 為movement-monitoring potential(運動監測電位),其中文獻[19] 有較高的中心性,Slobounov 選取了6 名19-25 歲的大學生,檢驗了腦電圖中等距力的產生與受試者的表現能力和相關的短期肌肉努力感知之間的相關性。 發現運動相關皮層電位與力的產生以及感知的努力相關,從而證實了從額中央皮層區域到腦電的選擇敏感性特定動力學變量的實驗操作和與產生力的某些階段相關的感知的努力,即大腦可以感受到人們的感知努力,為老年人康復以及有各種運動障礙的患者的康復訓練打下基礎[36]。

聚類#2 為brain-machine interfaces(腦-機接口),腦計算機接口(BCIs)是使用大腦信號來傳達用戶的意圖。 由于這些系統不依賴于周圍神經和肌肉,因此它們可以被嚴重運動障礙的人使用。 文獻[20]在這一聚類中表現出了較高被引量,且中心性較高。 Schalk 選取了5 名受試者,要求他們使用操縱桿來移動光標跟蹤電腦屏幕上的移動目標,以此來確定是否有可能從記錄在腦皮層電圖(electrocorticogram,ECoG)的信號中有效解碼實時運動學參數,研究發現腦皮層電圖(ECoG)信號可用于精確解碼人體二維操縱桿運動學,并發現了可以明顯清晰表現ECoG 特征的余弦調諧,該余弦調諧之前只在猴子的皮質內微電極上檢測到[37-38]。該研究同時還發現了一個關于大腦運動方向的新的信號,這表明ECoG 是研究腦功能的潛在且強有力的工具,成為此聚類的研究基礎。 Velliste 等[39]通過對猴子進行試驗,證明了使用皮質信號來控制多關節假肢裝置,實現與物理環境直接實時交互,并證明了除運動的三個維度外,受試者的皮層信號還可成比例地控制手臂末端的一個夾持器,該研究的多自由度假肢控制演示,為開發靈巧的假肢裝置奠定了基礎,有望在接近自然水平上實現手臂和手的功能。

聚類#3 為motor imagination(運動想象),從#2:brain-machine interfaces(腦-機接口)到#3:motor imagination(運動想象)既可以看作是一個發展過程,也可以看作是一個大的相關聚類。 運動想象是自身運動行為在心理上的復現,而不存在真實的肌肉活動[40]。 在這一聚類中,共分為兩個方向:一個是以Farina 等[21]為主的信號處理研究,相關研究提出了一種基于特征提取階段主小波和分類步驟中核和正則化參數優化的MRCPs 分類新方案,其研究結果有望用于使用MRCP 來控制復雜的運動任務。另一個是以Daly 等[41]為主的證實研究,相關研究闡述了腦-機接口(BCI)技術可用于控制計算機光標或肢體矯形器,控制文字處理和訪問互聯網,通過使用腦信號來補充受損的肌肉控制,證實BCIs 可以提高康復方案的效率,從而改善患者的肌肉控制。 Nascimento[3]研究指出,MRP(運動檢測電位)與涉及不同扭矩發展速率和扭矩水平的運動任務之間的相關性表明,MRP 可能包括用于編程由基于神經康復技術的系統執行的預期運動的潛在解決方案。

聚類#6 為Parkinson's disease(帕金森病),隨著運動相關皮層電位的發展,其帶來的康復功能也被越來越多的研究者所關注。 從圖4 可以發現,通過運動相關皮層電位來促進帕金森綜合征患者康復的聚類面積較大,表明這在運動相關皮層電位的研究中占重要部分。 Lalo 等[42]調查了帕金森病患者靜息和運動期間,內側及外側皮質區域與丘腦底核(STN)之間雙向耦合的模式,以及沒有藥理學多巴胺能輸入的情況,發現STN 與內側及外側皮質區之間存在不對稱的雙向耦合,在35HZ 頻率下,皮層對STN 的驅動力較大;運動過程中,內側皮質對STN的驅動力下降;并且STN 與內側皮質之間及外側皮質對稱雙向驅動力增加多巴胺能治療后的皮質驅動STN,結果證實了皮質-基底神經節通信的雙向模式,其在頻帶上被差異化的圖案化,并且隨著運動和多巴胺能輸入而變化。 Litvak 等[22]證明了γ 波段中幾個與運動相關的增加,其中,STN 中60-90Hz頻帶功率之和與M1 的相應一致,與PD 患者的對側運動遲緩剛性相關,并且支持了這種同步形式的促動力性質,即這種同步與所執行的運動類型無關,因此可以支撐電機控制的一般特征。 Hsu[43]通過對14 名PD 患者進行實驗,分析了STN 在帕金森病意志運動終止準備中的作用,結果表明STN 參與意志運動終止的準備,STN 中跨寬帶的同時事件相關的去同步(ERD)可能在終止意志運動中起關鍵作用。

階段2 的研究主要集中于2004年-2010年間,學者們關注的領域主要為運用腦-機接口針對有運動功能障礙患者進行的康復實驗。 從圖4 來看,聚類3 與聚類5 有部分重合,并且與上一時期緊密相連,說明了聚類3 與聚類5 之間關系密切。 從內容上看聚類3 圍繞著通過運動想象來進行針對運動功能障礙患者展開,聚類5 則是通過運動檢測信號展開,由此看出這一時期的研究繼承并強化了上一時期的研究。 同時還關注了新出現的問題——帕金森綜合征,并指出丘腦底核在帕金森病意志運動終止準備中的作用。 這些研究仍以證實為主,為有運動功能障礙人群的康復打下基礎,也為運動相關皮層電位更好發展有所推進。

2.3 階段3:聚焦腦電圖學、注意力、抓握研究

由圖4 可見,階段3 共包含4 個聚類,分別是#1:electroencephalography(腦電圖學);#9:grasping(抓握);#4:attention(注意力)。 從代表研究來看,此階段的研究多集中于2010年以后。

聚類#1 為electroencephalography(腦電圖學),腦電圖可以用來評估腦受累程度,積極參與已經被證明可以誘發皮質脊髓可塑性和增強運動恢復的可能性。 在這一聚類中,文獻[23]的研究具有較高的被引量,其研究提出并證明了潛在的范式檢測運動意圖的潛伏期限制在200 ms 以內。 該作者另一篇文章指出,使用基于在線運動想象的異步腦-機接口系統可以改變對脛前肌的皮質脊髓投射,并同時觸發外圍刺激[44]。 Xu 等[45]調查了健康個體在運動想象過程中單次試驗的腦電軌跡,并對運動任務、頻帶和處理技術進行了綜合比較,研究顯示MRCP 中延長負性期的交叉學科一致性、重復任務中感覺以及運動節律的延遲反彈。 當使用帶有時間序列分析的彈道MRCP 時,檢測性能具有最大的準確性。 此方面的研究對設計運動功能康復的腦-機接口系統具有重要意義。

聚類#9 為grasping(抓握),小電脈沖可以刺激仍受神經支配的癱瘓手臂肌肉,這表明,神經假體能夠恢復手的功能,尤其是不同的抓握方式[46]。 在這一聚類中,Jochumsen 等[12]的工作與聚類1 和聚類4 有緊密關系,并且具有較高的被引量。 作者證明了在有限的潛伏期內檢測運動意圖,提取和分類不同水平的力和速度是可能的,為神經康復打下基礎。 Schwarz 等[47]利用人腦電信號的低頻時域特征,成功在線解碼兩個抓取和一個腕部擺動運動。這些發現有助于開發一種更自然、更直觀的基于BCI 的控制模式,可用于運動障礙患者的上肢運動神經假體或機械臂。

聚類#4 為attention(注意力),注意力的減退會降低在運動意圖檢測過程中腦-機接口的表現[48],在這一聚類中,文獻[24]具有較高的被引量,其涉及一個在線BCI 實驗。 該研究比較了LPP-LDA 算法與MF 方法在檢測精度和延遲性能方面的差異,其結果表示LPP-LDA 算法具有高精度和易于在線實現的特點,并且可用于神經調節與運動康復領域。 Aliakbaryhosseinabadi 等[49]發現注意轉移對健康受試者和腦卒中患者的運動意向檢測均有延遲作用,但對患者組的運動準備階段影響較大,并且發現注意變化會影響動作表現的習慣化。 該作者另一研究發現,注意水平的變化會影響運動皮層與運動準備和執行相關的輔助運動區域的活動,更高的注意力轉移導致運動任務的特定MRCP 特征大大減少[9],對設計實時腦-機接口系統具有重要意義。

階段3 的研究主要集中于2010年及之后,學者們主要關注的領域已經由動作模式對運動相關電位的探索轉向為通過對運動相關電位的監測與設置,觀察人的運動意圖,主要為腦電圖學、抓握、注意力幾個方面。 關于腦電圖學,研究指出了運動意圖的潛伏期限制在200 ms 以內,當使用帶有時間序列分析的彈道MRCP 時,檢測性能具有最大的準確性,對設計運動功能康復的腦-機接口系統具有重要意義;關于抓的研究,指出了利用腦電信號可以提取和分類不同水平的力和速度,并且可以解碼人的實時動作,有助于開發一種更自然的BCI 控制模式;關于注意力的研究,指出了LPP-LDA 算法具有高精度和易于在線實現的特點,并且發現注意水平的變化會影響運動皮層與運動準備區域的活動,對設計實施腦-機接口系統具有重要意義。 這些研究還是多以證實為主,所關注的問題更加多元化,為運動相關皮層電位的全面研究提供了保障。

綜上所述,運動相關皮層電位的研究以不同時期出現的問題或現象為引領,以實證研究為手段,主要經歷了3 個階段的研究。 2005年及之前,以大腦額葉、吞咽、誘發電位為主要研究領域。 而后,對上一階段的問題進行了承續并深化,同時關注到這一時期(2005年-2010年)出現的帕金森綜合征問題,隨著時間的推移(2010年),學者們逐漸把研究重心放到了腦電圖學、抓握、注意力這類研究中,相應的研究也在前兩段研究的基礎上繼續深化。 尤其是對腦-機接口的研究,折射出了人類對于神經類疾病康復的追求,這也將成為運動相關皮層電位研究的前沿。

3 總結與展望

文獻分析表明,運動相關皮層電位的研究熱點緊密圍繞心理學、生理學以及體育學等領域的具體問題或現象展開,研究的發展歷程可以分為3 個階段:第1 階段(2005年及之前),以大腦額葉、吞咽、誘發電位為主;第2 階段(2005年-2012年)以運動檢測電位、腦-機接口、運動想象、帕金森綜合征研究為主;第3 階段(2010年以后)以腦電圖學、抓握、注意力研究為主。 運動相關皮層電位作為一種事件相關電位,因為其能反映運動前的策劃、準備、早期的運動執行過程的能力,因此可以應用于檢測大腦運動意圖、識別運動參數、探索運動神經機制和評價運動康復效果等研究。 但自1965年首次發現MRCPs 信號以來,雖引起了不同領域學者對其不同程度的關注,但至今仍進展緩慢。

原因是由于MRCPs 信號相比較于其他EEG 信號,幅值小、信噪比低,并且波形組合復雜,更容易受到人體中各類生理、心理活動的干擾,且在空間分布上存在明顯的個體差異。 MRCPs 的信號主要分布在運動開始前1.5~2 s 的準備時間內與運動想象期間,現在針對MRCPs 信號檢測以及特征提取技術還有所局限,很難將MRCPs 信號中蘊含的大量運動意圖信息特征提取出來,這也是從發現MRCPs 信號到現在,制約其在運動康復以及神經等領域應用的最根本原因;其次則是在運動想象研究中,運動想象在BCI 領域中是應用最廣泛的一種范式,大多應用于帕金森綜合征、腦卒中等由于運動功能障礙而無法執行實際動作的患者中,而MRCPs 信號的在線檢測結果一直不理想,這制約了MRCPs 在BCI 領域中的康復應用,運動想象時所產生的MRCPs 信噪比遠低于珍視運動,并且在信號提取時,需要采用一定長度的運動想象腦電數據,數據過長則影響MRCPs 的檢測效果,截止到目前,也難以針對其選取合適的數據長度,這也是導致MRCPs 難以取得重大突破的原因。

運動相關皮層電位與大腦額葉、誘發電位、人類吞咽、腦機接口、運動想象、運動檢測電位、帕金森綜合征、腦電圖學、注意力、抓握等角度的研究,可能為某些康復活動提供新的解釋,也為某些疾病的研究提供新治療方法。 在運動康復領域中,BCI系統為運動功能障礙患者帶來了新的曙光,并且在當下研究中,通過運動想象、運動檢測等方法已經在康復領域中取得了很好的突破,但在一些方面還存在局限性。 目前的BCI 系統應用于康復領域主要分為兩個方面,一是通過運動神經假體代替已經受損或喪失運動功能的肢體,以替代的手段完成康復目的;二是通過從腦電信號中獲取的大量運動意圖信息控制外部輔助裝置或醫療設備,如外骨骼、功能性電刺激裝置等,以功能重建的方式實現康復目的。 顯然后一種康復手段要優于前一種。MRCPs 信號在其中則扮演了重要角色,目前針對MRCPs 信號的特征提取方法主要采用事件相關去同步/同步(ERD/ERS)信號的特征,來識別與控制BCI 系統中的運動參數,但由于局限于特定的頻段能量特征而導致應用受限。

在未來的BCI 領域以及運動康復領域中,MRCPs 信號因其無需復雜訓練即可實現控制,不會因為長時間使用而導致過度疲勞等特點,十分值得研究人員關注。 筆者認為,MRCPs 研究的未來趨勢應分為信號提取與神經類疾病運動康復兩個方向,通過研究具有神經性以及運動功能障礙患者的運動相關電位,探究有效的康復治療以及調控手段,或通過反向研究設計輔助康復設備等,在未來康復的研究中,MRCPs 的研究仍會占有重要地位。

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