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针对意识障碍患者的基于脑电图的脑机接口：特点和应用。系统评价
严重的后天性脑损伤 (ABI) 后，一些患者会出现以意识丧失或降低为特征的临床状况，分别称为植物人状态 (VS)/无反应性觉醒综合征 (UWS；Laureys 等人，2010) 和微意识状态 (MCS)（Bernat，2006；Laureys 等人，2010）。这些情况与昏迷一起被称为意识障碍 (DoC)，当 DoC 持续超过 28 天时定义为“长期” (Giacino 等人，2018；Kondziella 等人，2020)。昏迷状态是一种急性状态（4 周或更短），患者既缺乏意识又缺乏觉醒（Bernat，2006）。昏迷的典型特征是闭上眼睛，对任何刺激都没有反应（Bernat，2006）。 VS，最近被命名为 UWS（Laureys 等人，2010 年），是昏迷后的一种状态，患者恢复了警觉或警觉性（睁眼），但无法恢复对自我和周围环境的意识。事实上，尽管患者睁开眼睛并恢复了一些睡眠-觉醒周期，但患者无法与环境互动（Formisano 等人，2021 年）。具体而言，VS/UWS 患者通常表现出以下反射行为：听觉惊吓反应（即在受到大声刺激后出现眨眼、眼睑颤动或任何其他身体惊吓反应）、视觉惊吓反应（即在受到靠近受试者眼睛的视觉威胁时出现眨眼或眼睑颤动）、对伤害性刺激作出异常姿势或退缩反应、口腔反射运动（例如咀嚼运动）、对声音的定位（即头部和/或眼睛朝向刺激的位置）（Giacino 等人，2004 年）。MCS 可能在昏迷或 VS/UWS 之后出现，是一种短暂或永久性的状态（Beaumont 和 Kenealy，2005 年）。这是一种严重的意识改变状态，其中最小的
脑机接口技术如何改善意识障碍的诊断：一项比较研究
意识障碍 (DOC) 和闭锁综合征 (LIS) 的诊断仍然是临床挑战。最严重的 DOC 类型是昏迷，其特征是闭眼，对命令或感官刺激没有意志反应。无反应觉醒综合征 (UWS) 是一种稍微不那么严重的状态，患者会出现睁眼，但没有其他反应性变化。对外部刺激的持续自愿反应是最小意识状态 (MCS) 的特征，而物体的功能性使用或准确的交流则表示脱离 MCS (EMCS)。在完全闭锁综合征 (CLIS) 中，患者无法进行自愿运动，因此无法使用主流技术进行交流，即使患者的认知功能完好无损 (Giacino 等人，2014)。在床边评估无法交流或表现出意志行为的患者的认知能力和意识功能非常困难。由此产生的诊断错误具有重大的伦理影响。昏迷恢复量表 (CRS) 修订版 (CRS-R, Giacino et al., 2004) 是最受认可的工具，具有良好或优秀的内容效度、评分者间信度和内部一致性 (Seel et al., 2010)。然而，由于觉醒水平的波动、运动障碍、严重的张力过高和其他临床特征，许多患者无法对 CRS-R 产生可重复的反应。此外，CRS-R 管理需要合格的评估人员，并且耗时，因此在许多情况下它被其他诊断工具或“判断”所取代（Formisano 等人，2019 年）。然而，据估计，被临床共识判断为无反应的患者中，多达 43% 具有最小意识（Andrews，1996 年；Schnakers 等人，2009 年）。已经开发了不同的功能成像范例来提高 DOC 诊断的准确性。例如，在 fMRI 中执行空间和运动意象心理任务（Monti 等人，2010 年）和单词识别任务（Monti 等人，2015 年）揭示了一小部分 UWS 患者的隐性（从公开行为中看不出来）命令遵循。然而，许多目标患者由于自发运动或金属植入物等技术问题无法通过 fMRI 进行评估。此外，在与 18F-FDG-PET 的比较研究中，fMRI 结果并不令人满意
额叶和顶叶在理解意识障碍中起着至关重要的作用：从脑电图研究的角度
长期以来，人们一直对意识的起源及神经关联存在争议。研究表明，前额叶和后顶叶皮质的感觉区整体工作空间与大脑的意识活动高度相关（Giacino et al.，2014）。后部皮质包含一个后部热区，用于产生视觉、听觉、触觉等多种意识体验（Boly et al.，2017；Koch，2018），这为后部脑区与人类意识相关提供了直接证据。前额叶严重损伤的患者仍然保留有唤醒和意识，这表明前额叶皮质应排除为意识依赖性皮质（Koch，2018）。但也有研究者认为，大多数与意识无关的额叶结构受损，并不会导致意识丧失；额叶中的关键结构主导着人类的意识（Koenigs 等人，2007 年；Koch 等人，2016 年）。意识障碍 (DOC) 是由于调节觉醒和意识的神经系统部分受损或功能障碍导致的意识状态改变（Schiffi 和 Plum，2000 年；Giacino 等人，2014 年）。DOC 患者通常因中风、缺氧等原因遭受严重的脑损伤（Gosseries 等人，2011b、2014 年）。此类患者可能处于植物人状态 (VS) 或微意识状态 (MCS)。这两种状态都具有较高的觉醒水平；MCS 涉及可重复的非反射性行为反应，而 VS [也称为无反应性觉醒综合征 (UWS)] 仅涉及对外部刺激的反射性行为反应。 VS/UWS 是一种临床综合征，描述患者在睁眼清醒状态下无法表现出自主运动反应（Laureys 等人，2010）。MCS 患者无法与周围环境交流；然而，他们表现出波动的意志行为残余（Laureys 等人，2004）。此外，根据他们对命令的响应能力、有意交流等，MCS 可分为 MCS + 和 MCS-（Chennu 等人，2017 年；Rizkallah 等人，2019 年）。此外，Thibaut 等人（2021 年）将大脑活动与 MCS 相似的 VS/UWS 患者定义为 MCS ∗。额叶是言语功能和运动行为的控制中心；它还被认为与更高级的认知有关，包括记忆和执行力（Chayer and Freedman，2001）。全局工作空间理论假设意识通过信息处理产生，信息处理通过以额叶和顶叶为中心的两个神经元网络将输入信息传播到整个大脑（Koch，2018）。神经影像学研究表明，意识水平的提高伴随着顶叶联想皮层代谢率的变化（Laureys et al.，1999 ) 以及与额叶相关的神经连接增加 ( Jang and Lee , 2015 )。脑电图 (EEG) 是一种非侵入性、高度兼容且便携的测量方法，可以测量