37、基于运动相关皮层电位的脑机接口诱导联想可塑性

基于运动相关皮层电位的脑机接口诱导联想可塑性

1. 引言

脑机接口（BCI）系统旨在诱导神经结构的可塑性。重新学习因运动损伤而受损的运动任务需要神经细胞的相关激活。突触在两个汇聚输入的相关激活下会得到加强，而那些因不相关活动而减弱的突触则会消失。这种现象被称为长时程增强（LTP），是学习和记忆存储的候选细胞机制之一。

在BCI中，人工提供的感觉反馈需要与解码的运动命令相关联。运动相关皮层电位（MRCP）是一种自然且生理上与运动相关的信号，它不需要用户训练，具有可重复性，并且在运动执行前1 - 1.5秒就会产生，因此被用于检测运动意图。

2. 运动相关皮层电位（MRCP）

2.1 MRCP的发现与类型

1964年，Walter首次报道了缓慢的MRCP，即伴随负变化（CNV）。自发动作则伴随着准备电位（BP）。CNV和BP都可称为MRCP，其初始缓慢变化与运动的规划和准备有关，而快速变化则反映运动的执行。

CNV有早期和晚期之分，早期CNV在警告刺激后立即开始，晚期CNV在命令提示前1 - 0.5秒出现。BP在单侧运动开始前约800毫秒开始，双侧分布于中央前回和顶叶皮层，约400毫秒后主要单侧分布于对侧中央前回。

2.2 BP与CNV的区别

在联想BCI中，无论使用BP还是CNV作为控制信号，都能诱导显著的可塑性。但它们在形式、形状和地形分布上可能有所不同。CNV具有额叶分布，而BP没有，这是因为CNV关注外部刺激及其与开始运动的内部提示的关系。此外，CNV通常双侧分布，即使对于单侧运动任务也可从两个半球记录到。

2.3 MRCP在不同运动任务中的表现