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脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书(121页)

行业报告下载 2023年12月19日 07:48 管理员

脑机接口(brain-computer interface,BCI)在大脑与外部设备之 间建立直接交互的通信和控制通道[1]。随着脑机接口、人工智能、 生物医学工程、神经工程与康复工程、认知神经科学与心理科学等 的发展,BCI 的内涵和外延在不断丰富。狭义的 BCI 是指利用中枢 神经系统产生的信号,在不依赖外周神经或肌肉的条件下,把用户 的感知觉、表象、认知和思维等直接转化为动作,在大脑(含人与 动物脑)与外部设备之间建立直接的交流和控制通道,其目的主要 是为疾病患者、残障人士和健康个体提供可选的与外部世界通信和 控制的方式,以改善或进一步提高他们的生活质量[2][3][4]。这类脑 机接口系统主要由大脑向外部设备输出通信或控制指令(输出式脑 机接口),并把结果通过视听觉等反馈形式提供给用户形成闭环以 调节其脑活动信号,从而提升脑机交互的性能[5]。图 1 为狭义的 BCI 技术系统示意图[6]。 

除此而外,还有另一类脑机接口,主要由外部设备或机器绕过 外周神经或肌肉系统直接向大脑输入电、磁、声和光等刺激或神经 反馈(输入式 BCI),以调控中枢神经活动,如深部脑刺激(deep brain stimulation , DBS ) 、 经 颅 磁 刺 激 ( transcranial magnetic stimulation,TMS)、经颅电刺激(transcranial electrical stimulation, TES)和经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation,TUS)等[7]。图 2 为以输入为主的双向闭环 BCI 系统示意图[7]。广义的脑机接口是指任何大脑与外部设备直接相互作用的系统, 包含上述狭义的输出式 BCI 和输入式 BCI。实际上,输出式 BCI 和 输入式 BCI 均可由神经反馈构成交互式的闭环系统(即交互式 BCI),主要看是以输出式为主还是以输入式为主,取决于所设计 BCI 的主要功效。双向闭环 BCI(包括从大脑到外设以及从外设到 大脑)属于交互式 BCI。图 3 显示了面向康复训练应用的双向闭环 BCI。脑卒中患者可通过双向闭环 BCI 进行康复训练,以促进大脑 重塑实现功能代偿[7][8]。

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资源名称:脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书(121页)


标签: 医药医疗器械行业报告

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