你知道吗？脑机接口训练会对大脑物质结构和功能产生影响

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脑机接口(BCI)的工作原理是，大脑可以通过想象或思考执行一项任务时，脑电活动就会发生可测量的变化。脑电活动产生的信号可以被脑电图(EEG)读取、评估，然后通过机器学习系统转换成控制信号，然后可以用来操作计算机或假肢。

最近在《Journal ofPhysiology》发表的一项研究中，来自于马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所等研究机构和大学的研究人员通过研究发现，仅进行一个小时的BCI训练，就可以检测到受试者的大脑发生明显的变化，这意味着使用BCI进行训练会对大脑的神经元结构和功能产生直接影响。

这项跨学科研究检查了两种不同类型的BCI对此前没有使用过BCI(没有这项技术的经验)的受测者大脑的影响。第一组的任务是让受试者想象他们正在移动手臂或脚，换句话说，这项任务需要使用大脑的运动系统。分配给第二组的任务是让受试者识别并选择屏幕上的字母，以此来使用大脑的视觉中心。经验表明，在视觉任务中，测试对象从一开始就取得了良好的结果，而进一步的训练并不能改善这些结果，而处理大脑的运动系统要复杂得多，需要比较多的训练和练习。为了记录潜在的变化，在每次BCI实验前后，都要使用特殊的可视化过程-MRT(磁共振断层扫描)检查被测者的大脑，如下图所示。

在脑机接口训练前后，通过在扫描器中执行MI任务来调制ECM

研究人员表示：“我们知道，高强度的体育锻炼会影响大脑的可塑性。”

可塑性是指大脑根据使用方式而改变的能力。科学家们在这里区分了功能可塑性和结构可塑性。功能可塑性是指仅发生在单个突触之间信号强度的变化。结构可塑性是指神经细胞的变化，甚至是新的神经细胞的形成。

三种运动想象条件下的可视化效果

研究结果显示，在那些专门负责执行任务的大脑区域确实发生了可测量的变化。换句话说，在进行视觉任务时，受试者大脑视觉区域发生了变化；在练习运动想象中，受试者想象自己身体某部位运动时，他们大脑运动区域发生了变化，如上图所示。

而且需要特别注意的是，使用BCI在很短的时间内(可能仅需一个小时)就会发生变化，而不是像体育训练那样需要几周时间。Nierhaus博士指出:“目前尚不清楚的是，如果没有通过BCI系统向测试对象提供反馈信息，表明他们的大脑信号能否被成功读取，这些变化是否还会发生。”不过，该结果总体上证明，通过刺激大脑的特定区域，脑机接口训练的效果可能具有治疗效果。

研究人员表示：“脑机接口的空间特异性可以用来定位受中风影响的大脑区域。”其他研究者表示：“机器学习过程的作用是将脑机接口的活动解码或翻译成控制信号。这是在不需要长时间训练的情况下，将单个BCI活动转换为控制信号的唯一方法。这种BCI的定制读取将决定这项技术未来能否应用于康复系统。”

参考信息：

Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences Leipzig

Immediate brain plasticity after one hour of brain–computer interface (BCI)

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