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1、脑机接口训练持久地恢复中风病人的上肢运动功能中风康复中，脑机接口可将大脑的运动意识转换为瘫痪肢体的移动，但是目 前脑机接口治疗的效能和机理尚不清楚，对此，瑞士洛桑理工学院神经义肢中心 和生物工程研究所的研究人员发现，与脑机接口耦合的功能电刺激组（functional electrical stimulation, FES）相较于假功能电刺激组（sham FES）能够显著地更加 有效、持续地恢复慢性中风幸存者的运动功能，在干预结束后维持了6-12 个月。 并且这种恢复是与功能神经可塑性的定量指标相关联的。此研究发表在杂志N ature Communicatio n（IF:12.353） 上。首先
2、研究人员从 377 位病人中筛选入组被试，最主要的入组标准是首次中风 导致大脑慢性损伤以及中重度的行为障碍（严重的手部瘫痪，FMA-UE得分三40 分），最终筛选出27位，并随机分配到脑机接口组和安慰剂组（BCI FES = 14; sham-FES = 13）。所有的被试都接受常规上肢物理治疗，以此来排除上肢长期 不使用和萎缩的潜在影响。四位最初被招募进脑机接口组的被试，通过分析其大 脑运动控制信号（例如检测命令的分布和发送大脑指令的时间），用于模拟安慰 剂组的大脑控制，并平衡了两组的重要协变量（如，年龄，中风时间，受影响的 半球，病灶类型，位置以及每组人数）。实验流程见图1。实验采取双盲实
3、验方 法。Supplementary Figure 9: CONSORT flow diagram. Study enrullment diamin. 377 pjiients were screened anti 27 were eligible 静nd greed to participate. Patients; were reciuited sequeTitilly and randoinly ai signed to 2 rcups: 14 parlicints in the BCI-FES roup dnd 13 part ici pants in th亡 sham-FES gnj
4、up. In the BCI group, dtJlectien of nn appropriate pattern of bniin activity ficlivfited FES of the extensor digiforum communis musjcle. Tn the shiim gnnip. FES of the same muscle was delivered randomly. Two p;ilientsh one per group could not do the follow-up clinical eviluation.图 1: 研究流程图。实验分为校正阶段和
5、干预治疗阶段。所有被试，包括脑机接口组和安慰剂组， 在实验开始之前，都会经历校正部分。随机要求被试伸展瘫痪的手（手指和手腕） 或者放松，每个试次（运动意图或者静息）以3 秒钟的准备提示开始（屏幕中央 呈现十字架），随后是 1 秒的开始提示，表明任务类型，是伸展还是放松手部， 随后是 4 秒的任务时间（运动意图还是静息），最后是2 秒的结束提示。试次间 的间隔时间为3-4.5秒，校正部分有 3组实验，每个组 15 个试次。全程记录 16 导脑电，校正部分是为了得到每位被试个性化的脑机接口分类器，从而能够在实验中识别出每一位被试特定的对应于想要伸展手部还是放松的脑活动。两组被试每周接受 2 次干预
6、治疗，共持续 5 周，即一共十次治疗，每次持续 约60 分钟，期间，被试完成3-8 组实验（会被鼓励尽可能多），每组有15 次伸 展手部运功意图，实验设计与校正阶段类似，唯一的不同是任务时间，这里是7 秒。治疗阶段与校正阶段使用同样的 16导脑电系统。首先两组病人的基本情况和临床特征没有显著性的差别，见图 2a 和表1、 4。在经过干预治疗之后，脑机接口组在Fugl-Meyer得分（评估上肢功能FMA-UE） 上显示出明显的提高（6.6 5.6分），并可维持到治疗结束之后的6-12个月。 由表2可见，这样的提高既存在于手腕也存在于手指部分。对照组也存在提高（2.1 3.0分），但是未达到临床意
7、义（5分）（图2b）。脑机接口组在MRC量表（评 估肌肉强度）也显示出显著的提高，而对照组未发现类似的提高（图2c）。两组被 试在改良Ashworth量表（测量痉挛状态）和欧洲中风量表ESS （测量整体运动 和认知状态）上干预前后均未发现显著不同（图 2d,e）。【诵ED昌 gug a 山 nr0.05 for all teats), b FYiraiary Durtcorne is the FuglMeryer asEESsment For ih聲 upper extr-Efnity (FMA-UEJ, meaiiuFirig motor Function. FMA-UE scores sr
8、e reported immediately before padienti rKeiwtdi the inkniienticin, unmediately ifttr it tnded 祐 weeks) 4Hd at a follow-up EBEEion done 6-12 months alier Itie and of 1he intervention (average 36 eeks). The E匚I group exhibited a Eignifkant TIM.E、GROUP intErartiort p = 0.0) and dinicallly relevant hirc
9、tional recover? after thE irrtervenfen (6.6 5.6 FMA-UE points, above the itiireshold al S point呂 that was retimed 6-12 months after (he end of the therapy (Bonferrcmi-corrtcledl t刪Hailed gir&d r-lwt p : 0.56) &econdarjr oulcme scores； Mskil Recardhi Cauficil 仝曲址(MftCX rTieaauriilg imuk atrcn.gth, Mo
10、dified Ashworth Scale (MAS)r rTiE-aMjring paLtioty,自nd EurapiE苗n Stndfct cdle (ESS), mejyirinfi the derail motor 列血 cognitive sfute. As for the prinr/ clinical outmw, taet muscle strength recovery 0-1 H MRC points)哪 lienrfcaril far the BCI-FE3 group (B 0.05 lor all 血悟)图 2：病人基本信息和临床得分。所有图都报告的是均值标准差，脑
11、机接口-功能电刺 激组（n=14,红色）和安慰剂-功能电刺激组（n=13，蓝色）。a.病人主要特征，包括基线 Fugl-Meyer 得分（上肢运动功能测评）、年龄、中风时长、性别、受影响的半球、损伤类型、 损伤部位和每组的病人数目。在干预治疗之前组间未发现任何一项存在显著性差异（所有统 计检测p0.05）。b.主要结果有：评估上肢运动功能的Fugl-Meyer得分，病人接受干预之 前、之后以及干预结束之后6-12 个月后续随访的 FMA-UE 得分。脑机接口组呈现显著的交 互效应（时间*组，p=0.04），干预后呈现临床相关功能恢复（6.65.6 FMA-UE得分，高于 5分阈值），并且可以保
12、持到治疗结束后的6-12个月（Bonferroni校正，双尾t检验，p=0.56）。 c-e次要结果得分：医学研究委员会量表（MRC）,测量肌肉强度；改良Ashworth量表（MAS）, 测量痉挛状态；还有欧洲中风量表（ESS），测量整体运动和认知状态。对于主要临床结果： 目标肌肉强度恢复（1.11.1 MRC得分）对脑机接口组是显著的（Bonferroni校正，符号秩 检验，p=0.02），对于安慰剂功能电刺激组不显著（p=0.11）。脑机接口组在后续随访临床 评估中保持MRC得分的提高（p=0.69）。ESS得分和Ashworth手腕伸展得分未发现显著不 同（混合方差分析，所有测试 p0.05）。Table 1 Clinical scores for all patientsID code Fugl-Meyer UEAshworth wrist flexorAshworth wristMRC wrist extensorESSextensorPre Post FollowupPre Post FollowupPre Post FollowupPre Post FollowiipPrePost FollowupBCI01J2121BCI02354445BCI03375544BCI04354435BCI05714N/ABCI0623
