摘要 — 触觉反馈在广泛的人机/计算机交互应用中至关重要。然而,触觉设备的高成本和低便携性/可穿戴性仍然是尚未解决的问题,严重限制了这种原本很有前途的技术的采用。电触觉界面具有更便携和更可穿戴的优势,因为它们的执行器尺寸减小,功耗和制造成本更低。电触觉反馈在人机交互和人机交互中的应用已被探索,以促进假肢、虚拟现实、机器人遥控操作、表面触觉、便携式设备和康复等应用中的基于手的交互。本文介绍了电触觉反馈的技术概述,以及其在基于手的交互中的应用的系统综述和荟萃分析。我们根据应用类型讨论了不同的电触觉系统。我们还对研究结果进行了定量讨论,以提供对最新技术的高层次概述并提出未来的方向。电触觉反馈系统显示出更高的便携性/可穿戴性,并且它们成功地呈现和/或增强了大多数触觉、引发感知过程并在许多场景中提高了性能。然而,我们发现了知识差距(例如,实施方案)、技术(例如,反复校准、电极的耐用性)和方法(例如,样本大小)缺陷,这些缺陷应在未来的研究中得到解决。
Giulia Lioi、Adolfo Veliz、Julie Coloigner、Quentin Duché、Simon Butet 等人。神经反馈对慢性中风患者有效连接网络的影响:一项探索性研究。《神经工程杂志》,2021 年,18 (5),第 056052 页。�10.1088/1741-2552/ac291e�。�hal-03354296�
摘要 目的 在通过脑机接口操纵假肢的过程中,皮质表面的分布式微刺激可以有效地向受试者提供反馈。这种反馈可以向假肢使用者传达大量信息,可能是获得假肢的精确控制和实施的关键。然而,到目前为止,人们对解码此类模式的生理限制知之甚少。在这里,我们旨在测试一种旋转光遗传反馈,该反馈旨在有效地编码假肢中使用的机器人执行器的 360° 运动。我们试图评估通过闭环脑机接口控制假肢关节的小鼠对其的使用情况。 方法 我们测试了小鼠优化虚拟假肢关节轨迹的能力,以解决奖励性伸手任务。它们可以通过调节初级运动皮层中单个神经元的活动来控制关节的速度。在任务期间,投射到初级体感皮层上的模式化光遗传刺激不断向小鼠传递有关关节位置的信息。主要结果 我们表明,小鼠能够在任务的主动行为环境中利用连续、旋转的皮质反馈。小鼠通过更频繁地检测奖励机会,以及通过将关节更快地移向奖励角区,并在奖励区停留更长时间,实现了比没有反馈时更好的控制。控制关节加速度而不是速度的小鼠无法改善运动控制。 意义 这些发现表明,在闭环脑机接口的背景下,可以利用具有优化形状和拓扑的分布式皮质反馈来控制运动。我们的研究直接应用于机器人假肢中经常遇到的旋转关节的闭环控制。 1. 简介
脑电图(EEG)和功能磁共振成像(fMRI)是两种常用的非侵入性技术,用于测量神经科学和脑部计算机接口(BCI)中的大脑活动。虽然脑电图具有较高的时间分辨率和低空间分辨率,但fMRI具有高空间分辨率和低时间分辨率。在这篇综述中,我们专注于在神经反馈(NF)中使用脑电图和fMRI,并讨论结合两种方式的挑战,以提高人们对大脑活动的了解并实现更有效的临床结果。已经开发出高级技术来同时记录脑电图和fMRI信号,以便更好地了解两种方式之间的关系。然而,脑过程的复杂性和脑电图和fMRI的异质性质在从组合数据中提取有用的信息时面临着挑战。我们将调查现有的EEG-FMRI组合和最近利用NF EEG-FMRI的研究,从而强调了实验和技术挑战。我们还将确定该领域的剩余挑战。
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通过功能性磁共振成像 (fMRI) 或脑电图 (EEG) 这两种互补方式测量大脑活动,是神经反馈 (NF) 机制背景下大脑康复方案的基本解决方案。虽然 NF-EEG(根据 EEG 信号计算出的实时神经反馈分数)已经被探索了很长时间,但 NF-fMRI(根据 fMRI 信号计算出的实时神经反馈分数)出现得更晚,并且提供了更可靠的结果和更具体的大脑训练。同时使用 fMRI 和 EEG 进行双模态神经反馈疗程(NF-EEG-fMRI,根据 fMRI 和 EEG 计算出的实时神经反馈分数)对于制定大脑康复方案非常有前景。然而,fMRI 对患者来说很麻烦,也更累。本文的原创贡献涉及仅从 EEG 记录预测双模态 NF 分数,使用训练阶段,其中 EEG 信号以及 NF-EEG 和 NF-fMRI 分数都可用。我们提出了一个稀疏回归模型,该模型能够利用 EEG 仅预测运动想象任务中的 NF-fMRI 或 NF-EEG-fMRI。我们比较了从所提模型得出的不同 NF 预测因子。我们发现,与经典 NF-EEG 分数相比,从 EEG 信号预测 NF-fMRI 分数可以为 NF-EEG 分数添加信息,并显著提高与双模 NF 会话的相关性。
摘要 综述目的 本综述概述了目前对焦虑症和创伤后应激障碍的脑电图神经反馈的知识和理解。 最新发现 焦虑症和创伤后应激障碍 (PTSD) 的表现与神经生理应激轴和大脑唤醒回路的功能障碍有关,这是研究领域标准 (RDoC) 的重要维度。即使这些疾病的病理生理学很复杂,其定义特征之一是行为和生理过度唤醒。有趣的是,与唤醒相关的大脑活动可以通过基于脑电图的神经反馈 (EEG NF) 进行调节,这是一种非药理学和非侵入性方法,涉及通过脑机接口 (BCI) 进行神经认知训练。EEG NF 的特点是同时学习过程,其中患者和计算机都参与修改神经活动或连接,从而改善焦虑和/或过度唤醒的相关症状。摘要 EEG NF 对焦虑症和 PTSD 都有积极作用,但由于一些方法问题,症状改善是否是 EEG NF 针对的神经生理变化的直接结果仍不清楚。因此,在这项工作中,我们试图将当前关于唤醒大脑机制的知识与过去和现在的焦虑和 PTSD 的 EEG NF 疗法结合起来。简而言之,我们讨论了 EEG NF 对焦虑症和 PTSD 影响的神经生理机制、现有 EEG NF 随机对照试验 (RCT) 针对这些疾病的方法优势/劣势,以及可能影响 NF 训练成功的神经心理因素。关键词神经反馈;焦虑症;创伤后应激障碍;EEG 生物标志物;唤醒;学习。
中风是一种严重的健康问题,中风后的运动恢复仍然是康复领域的一个重要挑战。神经反馈 (NFB) 是脑机接口的一部分,是一种使用在线反馈调节大脑活动的技术,已被证明可用于慢性中风人群的运动康复,作为传统疗法的补充。然而,它在该领域的使用和应用仍留下了一些未解决的问题。中风后的大脑病理生理机制仍有部分未知,在临床实践中干预这些机制以促进大脑可塑性的可能性有限。在 NFB 运动康复中,目标是使用脑成像根据患者的临床情况调整治疗,考虑中风后的时间、脑病变的定位及其临床影响,同时考虑到目前使用的生物标志物和技术限制。这些现代技术还可以更好地了解中风后大脑的生理病理学和神经可塑性。我们对使用 NFB 进行中风后运动康复的研究进行了叙述性文献综述。主要目标是分解 NFB 疗法中可以修改的所有元素,从而根据患者的情况和当前的技术限制进行调整。通过这种分析可以实现护理的适应性和个性化,以更好地满足患者的需求。考虑到最近的实验,我们重点关注并强调了各种临床和技术组件。第二个目标是提出一般性建议,并加强限制和观点,以提高我们在该领域的一般知识并允许临床应用。我们强调了这项工作的多学科方法,结合了工程能力和医疗经验。工程开发对于可用的技术工具至关重要,旨在增加 NFB 主题的神经科学知识。这项技术发展源于真正的临床需求,即为公共卫生问题提供补充治疗解决方案,同时考虑到中风后患者的实际临床情况及其导致的实际限制。
基于 EEG 的神经反馈使用心理行为 (MB) 来实现大脑活动的自愿自我调节,并有可能缓解脊髓损伤 (SCI) 后的中枢神经性疼痛 (CNP)。本研究旨在了解神经反馈学习以及 MB 与神经反馈成功之间的关系。25 名非 CNP 参与者和 10 名 CNP 参与者在四次访问中接受了神经反馈训练(强化 9-12 Hz;抑制 4-8 Hz 和 20-30 Hz)。每次访问后,都会采访参与者关于他们使用的 MB。问卷调查了以下因素:自我效能、控制点、动机和神经反馈的工作量。MB 分为心理策略(目标导向的心理活动)和情感(神经反馈期间的情感体验)。与成功的 CNP 参与者相比,成功的非 CNP 参与者明显使用了更多与想象相关的 MS,并报告了更多负面情感。然而,没有任何心理策略与神经反馈成功明确相关。缺乏成功与消极情绪之间存在一定的联系。自我效能与神经反馈成功率呈中等相关(r = < 0.587,p = < 0.020),而控制点、动机和工作量具有低相关性,不显著(r < 0.300,p > 0.05)。对于成功的神经反馈表现而言,情绪可能比心理策略更重要。自我效能与神经反馈成功率相关,这表明,增加对自己神经反馈能力的信心可能会提高神经反馈表现。
创伤后应激障碍(PTSD)是一种精神病病,在受影响的个体中产生相当大的困扰,功能障碍和障碍。尽管通常在PTSD治疗中使用了各种形式的心理疗法,但这些常规方法无法充分解决与PTSD相关的已知神经病理学。心率变异性生物反馈(HRV-BFB)是纠正PTSD中自主功能障碍的有前途的工具,随后临床上显着的结果指标发生了变化。本文概述了用于开发,分发和实施的系统方法,可以在家中进行HRV-BFB数字治疗。我们为证据生成策略提供建议,并在现有框架内提出适当的监管途径。广泛访问HRV-BFB可能会减轻与PTSD相关的困扰,残疾和医疗负担。促进HRV-BFB作为主要干预措施也可能有助于减少与“精神”疾病相关的污名,并提高有关社会心理因素的神经免疫性影响的健康素养。这些过程可能反过来改善寻求治疗,依从性并支持这些条件的自我管理。