综述:脑机接口与非侵入性脑刺激联合应用于脑卒中后运动功能恢复的研究进展

时间:2025年10月15日
来源:Clinical Neurophysiology

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本综述系统探讨了脑机接口(BCI)与非侵入性脑刺激(NIBS)联合应用在脑卒中后运动功能康复中的最新进展。文章指出,BCI通过实时反馈解码神经活动,而NIBS(如TMS、tDCS、tACS)可精准调控皮层兴奋性,二者协同能有效促进神经可塑性重组,克服单一技术的局限性(如BCI信号干扰、NIBS缺乏闭环反馈),为卒中康复提供了多机制协同干预新策略。未来需优化多模态整合方案并建立标准化协议。

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脑卒中仍是全球成人致残和致死的主要原因之一,约70%的患者存在不同程度的运动功能障碍。传统康复手段对重度神经损伤患者效果有限,而脑机接口(BCI)与非侵入性脑刺激(NIBS)的联合应用为运动功能恢复开辟了新途径。
神经机制解析:协同促进神经重塑
BCI通过解码运动意图相关的脑电信号(如运动想象产生的传感器律变化)转化为控制指令,实现实时反馈训练;NIBS则通过TMS、tDCS、tACS等技术调节皮层兴奋性。二者结合形成“NIBS预调节+BCI神经反馈”的闭环干预:NIBS预先增强目标脑区兴奋性,为BCI提供更稳定的神经信号输入;BCI训练进一步强化NIBS诱导的突触可塑性,促进受损脑区功能重组。这种协同作用涉及长时程增强(LTP)、神经网络同步化等多重机制。
技术融合现状:从TMS到多模态干预
目前主流融合模式包括三类:一是NIBS预调节优化BCI解码效能,如tDCS刺激初级运动皮层(M1)后可提升运动想象EEG信号识别准确率;二是BCI控制NIBS参数,实现个性化刺激强度调节;三是同步应用模式(如EEG-tDCS),通过实时监测刺激效应动态调整方案。研究表明,TMS联合BCI能有效区分自定步调与提示式训练诱导的皮层可塑性差异,而tACS可通过调节α/β脑波振荡增强运动想象训练效果。
挑战与局限:信号干扰与个体差异
技术整合仍面临核心难题:NIBS刺激期间产生的电伪影(如tDCS引起的电极极化噪声、TMS的电磁干扰)会严重影响BCI的EEG信号质量;此外,卒中患者存在显著的“BCI不适应性”现象,部分重度患者因皮层活动低下无法产生有效运动意图信号。个体差异、缺乏标准化协议及长期疗效证据也制约了临床推广。
未来展望:精准康复新方向
未来研究需聚焦多模态信号融合算法开发(如伪影去除技术)、神经可塑性机制深入探索,以及跨中心大样本临床试验验证长期疗效。通过优化BCI-NIBS闭环系统的自适应能力,有望构建个体化、高精度的神经康复新范式,为卒中患者运动功能重建提供更高效解决方案。

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