脑机接口

脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是一种在大脑与外部设备之间建立直接通信通道的技术,能够将大脑产生的神经信号转化为可执行的控制指令,实现"意念操控"外部设备。该技术绕过传统的外周神经和肌肉系统,直接通过采集脑电、皮层电图等电生理信号,结合人工智能算法进行实时解码,将人的意图转化为动作命令。例如,帮助瘫痪患者用意念控制机械臂抓取物品、驱动轮椅移动,甚至完成书写和交流。

什么是脑波?

大脑是人体中枢,相当于汽车的发动机,电脑的CPU,是人体指挥机构及动力来源,所以大脑是非常重要的,0-6岁待大脑发育成熟后,大脑由1000亿个脑细胞及10兆-100兆神经网络组成,脑细胞就类似一个国家的每个城市,而神经网络就相当于城市间的公路,那么神经网络的传输方式就是脑波,但是当神经网络遭到破坏时,脑波就无法传输造成障碍,因此,修复神经网络才是解决问题的核心。神经网络越发达就越聪明。

脑波就是脑细胞活动的节奏,人类1901年监测到脑波经过百余年的发展,目前该项技术已经成熟,具备安全性和有效性!

脑波

神经反馈

神经反馈是一种基于定量脑电图的无创大脑功能调节形式,通过脑机接口把大脑活动作为反馈信号呈现给个体,让个体在这个过程中学习大脑信号自我调节而改变认知与行为的基础神经调节机制。

神经反馈已被广泛应用于异常大脑神经活动相关的精神障碍治疗中以及健康个体巅峰表现的提高上,临床上的应用包括注意力缺陷多动障碍、孤独症,学习障碍、癫痫、心理问题、认知功能障碍等。

而在提高健康人群认知能力的应用上,提升学习能力、长时间保持巅峰状态,短时记忆和长时情境绑定等方面神经反馈都发挥了显著作用。

定量脑电图对脑功能检查的准确率达90%以上,神经反馈训练稳定改善率达85%以上

神经反馈

神经反馈训练模块

了解神经元

大脑功能的正常发挥是通过毛亿个神经元的互动实现的;这些互动可以通过检测脑电波而得知。人的脑波大致可分为Detta、Theta、二AlphaSMR二Bet等,这些脑波正常与否,直接关系到大脑功能能否正常发挥。比如:Deta脑波会影响睡眠;Thet脑波会影响记忆和学习能力;Alpha脑波异常会导致焦虑和紧张情绪;SMR、Beta脑波会影响注意力,思考和分析能力。

神经反馈个性化训练

根据个人的定量脑电图数据,设计个性化的训练方案,利用大脑操作性条件反射,当脑电波符合标准时,训练系统通过动画和声音给出正反馈信号;大脑进行自我调节;从而有针对性地改善大脑功能。

定量脑电图

定量脑电图

反馈发展历程

反馈发展历程

神经反馈训练在多领域的应用

01学习能力提升
02认知功能改善
03学习困难
04多动症、孤独症治疗
05情绪障碍
06睡眠障碍
07成瘾
08运动员保持巅峰状态

神经反馈训练案例

社交差、暴力13岁/男生

训练前的情况

在学校欺负、殴打同学,经常与老师发生矛盾的小学5年级学生。自控能力差,和老师发生争执,课堂上注意力散漫,妨碍他人听课,自尊感低,任何小事上也会冲动或攻击。

训练后的变化

大脑改善跳跃。开始正视自己的行为。生气也不会像以前冲动。与同学发生矛盾时可以控制自己的情绪,也努力改变自己的行为。认真学习。

ADHD11岁/男生

训练前的情况

从小学1年级开始服用ADHD药,孩子智力也不高,服药过程中仍然处于散漫状态,根本无法与他沟通。会认字,但幼儿级别书籍也不会阅读,简单的加减法不会。整体注意、集中力非常散漫。

训练后的变化

训练6个月后开始减少药量,1年后停药。现在他可以在课堂上认真听课。现在只参加数学补习班,语文为小学4年级水平,数学也进步到3年级水平。可以用语言表达清楚自己的态度和想法,注意集中力也提高不少,加入了校棒球队,积极参加比赛。

多动、情绪不稳定14岁/男生

训练前的情况

幼儿时期上课时表现为坐不住。随着年龄增长,脾气变得暴躁,注意力和集中力较差,上课不能长时间遵守纪律。图谱只想做自己想做的事情。

训练后的变化

训练2个月后表现为集中力提高。发脾气情况减少。老师反映在课堂上比以前能坐得住了,比较配合老师。从脑波图上看,红色脑波明显减少,说明情绪在向稳定的方向发展。

多动症、抽动症、情绪障碍、脾气暴、服用阿立派挫8岁/男生(特校学生)

训练前后脑波图变化明显,红色慢波减少,快波区域蓝色增多

脑波图变化

训练前后注意指数中紧张度、散漫度、注意指数明显改善

注意指数

训练前后情绪指数柱状图情况有所改善,趋于平稳。

情绪指数

观察表现变化:训练刚开始不太配合,现在已经能够独立完成。

运动领域棒球/卢卡斯·吉奥利托

2019年短短几个月内,卢卡斯·吉奥利托实现了惊人的转变,从大联盟最弱的先发投手一跃成为美国职业棒球联盟全明星投手。吉奥利托在克利夫兰全明星赛上说道:"我偶尔会冥想,但对我来说,最重要的是休赛期的神经反馈疗法。"吉奥利托将这一惊人的转变归功于神经反馈疗法,它显著提高了他的注意力。

柯克·考辛斯
Kirk Cousins
脑电图研究

研究人员在数字游戏中使用脑电图(EEG)是神科学领域的最新进展。许多研究已经证实了脑电图在数字游戏中的作用,并发现它在提高与者的认知能力方面是有效的。脑电生物标志物与认知功能之间有许多联系。例如,θ脑电波活动性(4-8Hz)与人的工作记忆之间存在高度相关性,而β脑电波(14-30Hz)通常与一个人注意力水平相关。对于需要视觉空间能力的任务,激活a脑电波活动(9-13Hz)的参与者在经过基于脑电图的认知训练后,在心理旋转方面表现更好。让人参与诱发这些脑电波的任务,有助于显著提高他们的认知能力。

在训练过程中,可能对于认知超负荷而导致认知增益减少的可能性会存在一些疑问,但这可以通过使用基于脑电图生物标志物的自适应实时监测系统来克服。使用这样的方法,可以测量并有效控制心理疲劳从而使参与者在游戏过程中拥有定制化的体验,以发挥最佳效果。

总之,在认知训练中使用脑电图技术提供了实时的脑电波测量,并准确地显示了参与者的精神状态。认知训练计划中的自适应成分也增强了体验,从而有效地获得了最大的收益。

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