基于探索的脑机接口训练反馈机制：以一名截瘫青少年的案例研究为例

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：Exploration-based feedback for BCI training: a case study with an adolescent with paraplegia

　　

摘要

研究目的

脑机接口的效率低下限制了其在临床上的应用，因为许多用户难以产生机器能够识别的稳定脑电图信号，从而无法实现可靠的控制。虽然训练可以提高大多数用户的脑机接口使用效果，但所需的训练时间和强度可能会妨碍其普及。此前的脑机接口和运动学习研究表明，提供有助于有效探索不同任务策略的反馈，可提升训练效果。

研究方法

本研究针对一名患有截瘫的青少年进行了为期八次的脑机接口训练案例分析。为辅助训练，研究采用了一种新型反馈系统，该系统通过脑电图协方差空间中的K均值聚类技术，将脑电图信号模式状态可视化。与常见的分类器反馈不同，这种界面会展示每次试验产生的脑电图信号模式，让参与者能够尝试能够生成特定任务模式状态的策略。

研究结果

该参与者最初的表现较差，在前五次训练中几乎没有任何进步。在第六次训练时，改为采用强调与静息状态模式差异的简化反馈模式后，该参与者在任务相关的生理信号区分度方面有了显著提升。然而，后续分析表明，这一改善部分归因于颅部肌肉的肌电图活动。

研究结论

尽管所观察到的改进并非完全由神经皮质信号调节所致，但该案例研究凸显了简化反馈在帮助表现不佳的用户探索任务策略方面的潜力，同时也为针对相关临床群体的脑电图-肌电图混合式脑机接口提供了潜在应用思路。