腦機(jī)啟偵 | 腦機(jī)接口技術(shù)神經(jīng)疾病應(yīng)用進(jìn)展（02.28）

神經(jīng)系統(tǒng)疾病是全球第二大死亡原因，涵蓋腦卒中、多發(fā)性硬化癥、肌萎縮側(cè)索硬化癥等多種病癥，常導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)、感覺和認(rèn)知功能障礙，給患者生活、家庭負(fù)擔(dān)及社會(huì)醫(yī)療系統(tǒng)帶來沉重壓力。近日，大理大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《Frontiers in Rehabilitation Sciences》的一項(xiàng)綜述研究，系統(tǒng)梳理了腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復(fù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用進(jìn)展、核心機(jī)制及未來方向，聚焦腦卒中、多發(fā)性硬化癥（MS）、肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）、脊髓損傷（SCI）、帕金森病（PD）、腦癱（CP）和神經(jīng)病理性疼痛（NP）等七大核心病癥，為該領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化與技術(shù)優(yōu)化提供了全面參考。

腦機(jī)接口應(yīng)用在各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的分布情況

腦機(jī)接口基礎(chǔ)

傳統(tǒng)康復(fù)治療存在局限性，而腦機(jī)接口技術(shù)通過直接解碼腦信號(hào)，將運(yùn)動(dòng)意圖轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備控制指令，憑借神經(jīng)可塑性原理，為神經(jīng)康復(fù)開辟了新路徑。腦機(jī)接口核心優(yōu)勢(shì)在于構(gòu)建閉環(huán)反饋系統(tǒng)，無需依賴明顯肢體運(yùn)動(dòng)，即可通過實(shí)時(shí)神經(jīng)信號(hào)與反饋的精準(zhǔn)配對(duì)，促進(jìn)大腦皮層重組，強(qiáng)化殘存的感覺運(yùn)動(dòng)回路，相比傳統(tǒng)治療更能高效驅(qū)動(dòng)神經(jīng)可塑性變化。

腦機(jī)接口技術(shù)可分為輔助型和康復(fù)型兩類，前者聚焦溝通與環(huán)境控制，后者側(cè)重功能恢復(fù)，且已發(fā)展出非侵入性（如腦電圖EEG）、半侵入性（如皮層腦電圖ECoG）等多種實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合功能性電刺激（FES）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、機(jī)器人設(shè)備等多模態(tài)反饋，顯著提升了康復(fù)效果。

神經(jīng)可塑性是腦機(jī)接口康復(fù)的核心理論基礎(chǔ)，指大腦在學(xué)習(xí)、損傷后重組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、形成新連接的能力，體現(xiàn)在突觸可塑性、結(jié)構(gòu)可塑性和功能可塑性等多個(gè)層面。腦機(jī)接口通過構(gòu)建高維度、動(dòng)態(tài)的“豐富環(huán)境”，借助實(shí)時(shí)閉環(huán)刺激，靶向調(diào)節(jié)多尺度可塑性機(jī)制，喚醒休眠神經(jīng)元，強(qiáng)化突觸連接，促進(jìn)神經(jīng)功能重塑。

腦機(jī)接口系統(tǒng)的工作流程

腦機(jī)接口技術(shù)流程主要包括神經(jīng)信號(hào)采集（通過EEG、肌電圖EMG等傳感器）、預(yù)處理、特征提取、模式識(shí)別與設(shè)備控制，最終通過反饋回路形成自調(diào)節(jié)交互，支持患者自適應(yīng)學(xué)習(xí)與功能恢復(fù)。

常見的腦機(jī)接口范式包括運(yùn)動(dòng)想象（MI-BCI）、P300事件相關(guān)電位、穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）等，混合腦機(jī)接口則通過融合多種范式或生物信號(hào)，進(jìn)一步提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與適用性。

神經(jīng)疾病康復(fù)應(yīng)用進(jìn)展

1 腦卒中：臨床研究最集中、可改善運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)

腦卒中后運(yùn)動(dòng)障礙嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，傳統(tǒng)康復(fù)對(duì)重度癱瘓者效果有限。神經(jīng)可塑性是腦卒中后康復(fù)的核心基礎(chǔ)，腦機(jī)接口通過直接解碼運(yùn)動(dòng)意圖形成閉環(huán)訓(xùn)練，更符合神經(jīng)可塑性時(shí)序規(guī)則，多項(xiàng)臨床試驗(yàn)證實(shí)其在上肢、手功能及步態(tài)康復(fù)中優(yōu)于傳統(tǒng)療法。腦機(jī)接口療效受卒中類型、病灶部位、剩余網(wǎng)絡(luò)完整性及干預(yù)時(shí)機(jī)影響，亞急性期為最佳窗口期。

基于腦機(jī)接口的腦卒中后運(yùn)動(dòng)康復(fù)機(jī)制

當(dāng)前腦機(jī)接口系統(tǒng)仍存在信號(hào)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確率不足、臨床轉(zhuǎn)化難等問題，未來需向自適應(yīng)、多模態(tài)融合、個(gè)性化及便攜低成本方向發(fā)展，同時(shí)兼顧患者心理狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)神經(jīng)康復(fù)。

2 多發(fā)性硬化癥：步態(tài)、肢體功能等恢復(fù)具備可行性

多發(fā)性硬化癥（MS）是一種累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性自身免疫性疾病，可出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、感覺、共濟(jì)、視覺及認(rèn)知障礙，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量與活動(dòng)能力，是青壯年非創(chuàng)傷性致殘的主要疾病之一。腦機(jī)接口為多發(fā)性硬化癥康復(fù)提供了新路徑，依托活動(dòng)依賴性神經(jīng)可塑性，閉環(huán)腦機(jī)接口可將運(yùn)動(dòng)意圖與即時(shí)感覺/本體感覺反饋配對(duì)，在肌電信號(hào)微弱或疲勞時(shí)仍能通過腦電實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。

現(xiàn)有研究證實(shí)，MS患者運(yùn)動(dòng)想象解碼精度與健康人相近，腦機(jī)接口聯(lián)合功能性電刺激可顯著提升步行速度、肢體功能與生活質(zhì)量，并伴隨神經(jīng)可塑性改變。但當(dāng)前研究仍以短期干預(yù)為主，樣本量有限、長(zhǎng)期療效與個(gè)體差異尚不明確，未來需開展大樣本、長(zhǎng)隨訪研究，完善生活質(zhì)量評(píng)估，推動(dòng)腦機(jī)接口融入常規(guī)康復(fù)體系。

3 肌萎縮側(cè)索硬化癥：早期輔助溝通和通信

肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS，即漸凍癥）是致命性中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)退行性疾病，以上下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元功能障礙為特征，臨床表現(xiàn)為肢體、吞咽、言語和呼吸肌肉進(jìn)行性無力，部分患者伴認(rèn)知行為改變，晚期可能進(jìn)入閉鎖狀態(tài)。腦機(jī)接口為ALS患者提供了繞過受損運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的溝通和控制途徑，根據(jù)疾病階段適配不同范式，早期可結(jié)合運(yùn)動(dòng)想象、FES等延緩自主控制能力衰退，晚期可通過P300、SSVEP等實(shí)現(xiàn)溝通。

現(xiàn)有研究證實(shí)侵入性腦機(jī)接口能長(zhǎng)期穩(wěn)定支持患者溝通，但非侵入性腦機(jī)接口在完全閉鎖狀態(tài)下效果有限，混合現(xiàn)實(shí)等技術(shù)可提升腦機(jī)接口實(shí)用性。目前腦機(jī)接口研究存在樣本量小、個(gè)性化不足等局限，未來需開發(fā)自適應(yīng)系統(tǒng)、優(yōu)化疲勞敏感型訓(xùn)練方案，并納入生活質(zhì)量、照護(hù)者負(fù)擔(dān)等結(jié)局指標(biāo)，更好契合患者綜合需求。

4 脊髓損傷：具備恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能的潛力

脊髓損傷（SCI）由創(chuàng)傷或非創(chuàng)傷因素引發(fā)，會(huì)造成損傷平面以下感覺、運(yùn)動(dòng)功能喪失，是長(zhǎng)期殘疾的主要原因，每年新增25萬至50萬例。腦機(jī)接口主要通過恢復(fù)功能性運(yùn)動(dòng)、緩解中樞神經(jīng)性疼痛、提升家庭與社會(huì)參與度來改善患者生活質(zhì)量，既可作為輔助設(shè)備代償運(yùn)動(dòng)功能，也能通過誘導(dǎo)神經(jīng)可塑性促進(jìn)康復(fù)。

多項(xiàng)臨床研究證實(shí)，腦機(jī)接口聯(lián)合功能電刺激、腦-脊髓接口等能幫助患者恢復(fù)抓握、行走等能力，便攜式與算法優(yōu)化正推動(dòng)其從實(shí)驗(yàn)室走向家庭應(yīng)用。但該技術(shù)仍存在個(gè)體差異影響、長(zhǎng)期適應(yīng)性不足、生理反饋機(jī)制不明確、植入器件穩(wěn)定性待驗(yàn)證等問題，未來需向個(gè)性化、閉環(huán)自適應(yīng)與更優(yōu)用戶體驗(yàn)方向發(fā)展。

5 帕金森病：在運(yùn)動(dòng)功能方面有顯著改善

帕金森病是常見神經(jīng)退行性疾病，核心特征為大腦多巴胺能神經(jīng)元丟失，引發(fā)震顫、僵硬等運(yùn)動(dòng)障礙，發(fā)病率隨年齡增長(zhǎng)而升高。目前標(biāo)準(zhǔn)治療以藥物、物理治療為主，晚期可采用深部腦刺激（DBS），閉環(huán)DBS通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)β節(jié)律優(yōu)化刺激效果。腦機(jī)接口為帕金森病康復(fù)提供新路徑，區(qū)別于DBS的神經(jīng)調(diào)控作用，腦機(jī)接口通過解碼腦活動(dòng)提供反饋或輔助控制。

研究表明，腦信號(hào)反饋訓(xùn)練可調(diào)節(jié)異常神經(jīng)活動(dòng)、增強(qiáng)可塑性，EEG運(yùn)動(dòng)想象腦機(jī)接口可在運(yùn)動(dòng)微弱時(shí)提供輔助。腦機(jī)接口選擇需結(jié)合患者表型，其通過改善運(yùn)動(dòng)功能提升患者生活質(zhì)量。多模態(tài)監(jiān)測(cè)、EEG-EMG聯(lián)合解碼等研究為腦機(jī)接口臨床應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。未來需整合腦機(jī)接口與自適應(yīng)DBS，構(gòu)建個(gè)性化閉環(huán)神經(jīng)康復(fù)方案，彌補(bǔ)傳統(tǒng)療法長(zhǎng)期效果局限。

6 腦性癱瘓：初步探索溝通輔助與運(yùn)動(dòng)功能訓(xùn)練

腦性癱瘓（即腦癱）是兒童嚴(yán)重神經(jīng)殘疾的最常見原因，為非進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)障礙，具有高度異質(zhì)性，分為痙攣型、運(yùn)動(dòng)障礙型和共濟(jì)失調(diào)型等亞型，常伴隨感知或智力缺陷。傳統(tǒng)康復(fù)存在參與度不足、進(jìn)展停滯等問題，而兒童神經(jīng)可塑性優(yōu)勢(shì)為腦機(jī)接口融入康復(fù)提供了依據(jù)。腦機(jī)接口作為傳統(tǒng)康復(fù)的輔助手段，可通過神經(jīng)層面反饋適配不同亞型腦癱的康復(fù)需求，提升運(yùn)動(dòng)控制和溝通能力，改善患者生活質(zhì)量。

初步研究顯示，腦癱兒童可穩(wěn)定操作腦機(jī)接口，家庭化、游戲化腦機(jī)接口能提升訓(xùn)練依從性，ErrP檢測(cè)可優(yōu)化腦機(jī)接口交互效果。但目前相關(guān)研究有限，未來需結(jié)合兒童發(fā)育特點(diǎn)定制腦機(jī)接口范式，開發(fā)自適應(yīng)算法，設(shè)計(jì)家庭友好型系統(tǒng)，開展長(zhǎng)期隨訪，進(jìn)一步探索腦機(jī)接口在腦癱臨床康復(fù)中的應(yīng)用價(jià)值。

7 神經(jīng)病理性疼痛：提出非藥物止痛方法

神經(jīng)病理性疼痛是由軀體感覺神經(jīng)系統(tǒng)損傷或功能障礙引發(fā)的慢性疼痛，常見類型包括三叉神經(jīng)痛、糖尿病周圍神經(jīng)病變等，患者常出現(xiàn)燒灼樣、刺痛等自發(fā)痛，伴隨感覺和痛覺過敏，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量。腦機(jī)接口為NP治療提供了新型補(bǔ)充手段，與傳統(tǒng)外周或脊髓神經(jīng)調(diào)控方法不同，腦機(jī)接口直接作用于中樞，可實(shí)時(shí)解碼疼痛相關(guān)皮層活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)干預(yù)，還能支持患者自我調(diào)節(jié)訓(xùn)練，提升治療主動(dòng)性。

現(xiàn)有試點(diǎn)研究顯示，腦機(jī)接口結(jié)合VR、TENS或音樂療法等，能有效檢測(cè)疼痛并減輕癥狀，改善患者生活質(zhì)量，且家用腦機(jī)接口方案具有良好可行性。但目前研究存在局限，如未充分考慮患者個(gè)體差異，音樂療法效果受個(gè)人偏好和文化背景影響。未來需進(jìn)一步探究個(gè)體差異，優(yōu)化腦機(jī)接口技術(shù)，拓展其在NP康復(fù)中的應(yīng)用場(chǎng)景。

神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域中腦機(jī)接口的現(xiàn)狀及不足概述

共性局限與發(fā)展路線圖

當(dāng)前腦機(jī)接口神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域仍存在共性局限：研究樣本量小、方案異質(zhì)性高、長(zhǎng)期隨訪數(shù)據(jù)不足；信號(hào)質(zhì)量受腦損傷影響波動(dòng)較大，解碼算法適應(yīng)性有待提升；個(gè)性化程度與用戶體驗(yàn)不足，部分系統(tǒng)操作復(fù)雜、患者依從性受限；臨床轉(zhuǎn)化面臨硬件成本、便攜性及醫(yī)療場(chǎng)景適配等問題。

針對(duì)這些挑戰(zhàn)，綜述提出了未來發(fā)展路線圖：構(gòu)建個(gè)性化皮層網(wǎng)絡(luò)模擬器，結(jié)合多模態(tài)神經(jīng)數(shù)據(jù)優(yōu)化治療方案；開發(fā)自架構(gòu)解碼器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理鏈的自主校準(zhǔn)與動(dòng)態(tài)調(diào)整；設(shè)計(jì)自適應(yīng)治療協(xié)議，根據(jù)神經(jīng)學(xué)習(xí)指標(biāo)實(shí)時(shí)調(diào)整任務(wù)難度與反饋模式；整合外周神經(jīng)接口，提供本體感覺與觸覺反饋，完善“感覺寫入”機(jī)制。同時(shí)，需重視跨學(xué)科協(xié)作，平衡技術(shù)創(chuàng)新與倫理規(guī)范，優(yōu)先保障患者福利。

總體而言，腦機(jī)接口技術(shù)憑借其直接鏈接腦信號(hào)與外部干預(yù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已成為神經(jīng)系統(tǒng)疾病康復(fù)的重要?jiǎng)?chuàng)新方向，在多種病癥中展現(xiàn)出改善功能、提升生活質(zhì)量的巨大潛力。盡管當(dāng)前仍面臨技術(shù)、臨床與轉(zhuǎn)化層面的多重挑戰(zhàn)，但隨著個(gè)性化設(shè)計(jì)、信號(hào)處理算法與多模態(tài)融合技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，腦機(jī)接口有望實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室到臨床常規(guī)應(yīng)用的跨越，為神經(jīng)康復(fù)帶來革命性變革。未來研究需聚焦核心技術(shù)瓶頸，強(qiáng)化長(zhǎng)期臨床驗(yàn)證，推動(dòng)系統(tǒng)便攜化與普惠化，讓更多患者受益于這一創(chuàng)新性治療手段。

標(biāo)題：《Current status and future prospects of brain–computer interfaces in the field of neurological disease rehabilitation》

DOI：https://doi.org/10.3389/fresc.2026.1666530

來源：腦機(jī)接口星球

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