百家爭鳴︱腦機接口（BCI）之問（二）

BCI之問11：凡是與大腦相關的研究都可以稱為BCI研究嗎？例如，僅對從大腦采集的數據進行分析和挖掘的研究，是否也應歸入BCI研究范疇？

核心提示和思考：并非所有與大腦相關的研究都可稱為BCI研究[1-3]。對大腦采集數據的分析和挖掘研究，也未必屬于BCI研究范疇。BCI研究的核心在于：在線、實時或準實時地分析并解碼用戶主動意圖誘發且具有可分性的腦信號，將其轉化為與外部設備交互或控制的指令，并通過神經反饋機制使用戶主動調節腦信號，從而實現更優的交互效果[4]。

BCI之問12：手機的操作是否需要大腦的指揮？個體使用手機系統能否算作BCI？截肢者通過肌電控制進行漢字書寫，這一過程是否依賴大腦控制？這種技術系統又是否屬于BCI？究竟什么才是真正的BCI？

核心提示和思考：盡管手機的操作確實依賴大腦指揮，但‘個體使用手機’這一行為并不構成BCI。截肢者通過肌電控制進行漢字書寫，同樣需要大腦控制，但這種技術系統也不屬于BCI。依據Wolpaw等人在2012年提出的BCI定義，此類系統并未采集大腦信號并將其轉化為用于控制外部設備（如操作手機或執行書寫）的指令[5]。

BCI之問13：名副其實的閉環BCI系統應當具備哪些關鍵要素？是否存在開環BCI系統？開環BCI系統能夠實現哪些功能？它們是否能夠滿足重度運動障礙或重度殘障人群的需求？

核心提示和思考：依據Wolpaw等人（2012）提出的BCI定義，以及伏云發等人（2024）對BCI的最新闡釋，表1列出了閉環BCI系統必須具備的六個基本組件或要素[4,5]。

表1 閉環BCI系統必須具備六個基本模塊或組件

從科學邏輯和現有BCI文獻來看，大多數具有實際應用潛力的BCI系統均為閉環（closed-loop），因為神經反饋對維持控制精度和用戶訓練至關重要[5,6]。嚴格而言，學術研究中也存在一些‘開環’（open-loop）BCI實驗，用于信號特征分析或范式驗證，但這些系統通常不用于實際控制或臨床應用[7]。開環BCI在缺乏反饋的情況下可能出現失控現象，導致系統輸出不穩定或解碼錯誤累積，即所謂的‘BCI失讀癥’[8]。閉環反饋則是確保BCI系統可應用于重度運動障礙者的關鍵，因為用戶無法通過外部動作糾正輸出，系統必須依賴神經反饋進行自我校正[9]。

BCI之問14：BCI系統的神經科學假設是什么？

核心提示和思考：根據Wolpaw等人（2012）提出的BCI定義，該定義將BCI納入現代神經科學的理論框架，其基礎是感覺-運動假說，即假設中樞神經系統的核心功能在于將感覺輸入轉化為運動輸出[4,5,10]。這種輸入-輸出的交互作用使個體能夠學習并適應環境[11,12]。

BCI之問15：BCI系統的基本特征是什么？

核心提示和思考：依據Wolpaw等人（2012）提出的BCI定義，以及伏云發等人（2024）對BCI的最新闡釋，BCI系統的基本特征如表2所示[4,5]。

表2 BCI系統的基本特征

參考文獻

[1] Wolpaw J R , Birbaumer N , Mcfarland D J ,et al. Brain-computer interfaces for communication and control.[J].Supplements to Clinical Neurophysiology, 2002, 113(6):767-791.DOI:10.1016/S1388-2457(02)00057-3.

[2] Fouad M , Amin K , Bendary N E ,et al. Brain Computer Interface: A Review[J]. 2014. DOI:10.1007/978-3-319-10978-7_1.

[3] Birbaumer N , Ramos M A , Weber C ,et al. Neurofeedback and brain-computer interface clinical applications.[J].International Review of Neurobiology, 2009, 86:107-17. DOI:10.1016/S0074-7742(09)86008-X.

[4] Chen Y , Wang F , Li T ,et al. Considerations and discussions on the clear definition and definite scope of brain-computer interfaces[J]. Frontiers in Neuroscience, 2024, 18(000):23.DOI:10.3389/fnins.2024.1449208.

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[10]Yuan H , He B .Brain–Computer Interfaces Using Sensorimotor Rhythms: Current State and Future Perspectives[J].IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 2014, 61(5):1425-1435. DOI:10.1109/TBME.2014.2312397.

[11]Halme H L , Parkkonen L .The effect of visual and proprioceptive feedback on sensorimotor rhythms during BCI training[J]. plos one, 2022, 17(2). DOI:10.1371/journal.pone.0264354.

[12]Mang J , Xu Z , Qi Y B ,et al. Favoring the cognitive-motor process in the closed-loop of BCI mediated post stroke motor function recovery: challenges and approaches[J].Frontiers in Neurorobotics, 2023, 17(000):15. DOI:10.3389/fnbot.2023.1271967.

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