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[分享] 脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS

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采薇山下 发表于 2022-8-26 06:12:58 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
根据国际标准，孤独症（自闭症）是一种脑神经发育障碍。近年来，经颅磁刺激技术（TMS）已被尝试运用于孤独症治疗中。虽然经颅磁刺激是一种实验性的孤独症疗法，但很多星宝通过不同渠道接触和使用过。脑电波神经反馈训练与经颅磁刺激技术（TMS），都属于脑神经调控技术，二者究竟有哪些不一样，我们今天就来看看——

1.脑电波神经反馈训练
人脑中有上千亿个神经元细胞，这些神经细胞是通过电信号来传递和交流信息的，这些电信号通过头皮外被记录到，就是脑电波。脑电波是对脑神经活动进行直接、实时的记录。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第1张图片

神经反馈训练的过程，是利用强化学习的原理，通过对脑电波的自我调节情况（变强或变弱）及时给予视觉和听觉等反馈/强化，形成学习效应，并通过反复练习形成神经可塑性改善或加强神经连接，最终在行为和功能方面实现改善与提升。神经反馈训练在多动症领域已经使用了20多年，并在2012年被美国儿科医学会AAP正式推荐为和药物同等效力的多动症一线非药物疗法。
在国际上，多项严格的临床试验表明，通过1-3个月的脑电波神经反馈训练，孤独症（自闭症）儿童的症状减轻、社交功能和注意力得到增强。例如，2015年加州大学圣地亚哥分校的一项研究采用镜像神经元mu波脑控游戏的神经反馈训练，旨在改善孤独症儿童的社交功能。结果显示，通过2个月的脑电波神经反馈训练，孤独症儿童的模仿能力、情感反应能力和情绪识别能力增强，日常生活行为也有改善。这种采用特定任务诱发的脑电波指标进行的神经反馈训练，比传统上采用没有特定任务的定量脑电波QEEG的简单脑波波段调节的生物反馈训练，在科学逻辑上和临床效果上，都提升了一个数量级，属于功能性神经反馈训练。功能性神经反馈训练，再结合人工智能算法，正成为孤独症、多动症等脑神经发育障碍不可或缺的创新非药物疗法。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第2张图片

在我国，由BrAInCo 强脑科技研发的开星果脑机接口社交沟通训练系统，也是一套融合了镜像神经元功能性反馈训练、视频示范、观察学习、强化学习等多种机制的智能干预系统。开星果系统拥有丰富的分级分阶的训练教程，涵盖了社交、沟通、发音/语言、思维和行为适应及集体活动六大领域。中国康复研究中心国家孤独症康复研究中心在2021年完成的随机分组安慰剂对照临床试验表明，开星果神经反馈训练系统对于提升孤独症儿童的模仿能力、语言表达和社交认知都有显著作用。
这种借助功能性严肃游戏的“数字疗法”正成为脑神经发育障碍治疗领域的国际潮流。其中一个标志性的事件是美国食药监FDA在2020年6月16日批准了世界首款处方游戏（数字药物）用于8-12岁多动症儿童的治疗。该产品目前正在美国和加拿大进行2-8岁多动症儿童的临床验证。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第3张图片

2.经颅磁刺激技术（TMS）
经颅磁刺激技术（TMS）是一种利用磁场来调节大脑的非侵入式脑神经调控技术。
经颅磁仪器基于电磁感应和电磁转换的原理，会在头部表层产生出一个1T到4T之间的脉冲式磁场（像脉搏似的、间歇性的磁场；T是磁场强度单位特斯拉，1T相当于地球磁场强度的2万倍）。脉冲式磁场会无衰减地透过颅骨刺激到大脑皮层的神经细胞。大脑皮层神经细胞会在这个磁场中产生特定的生物电信号，从而达到影响脑内代谢活动和调控神经活动的目的。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第4张图片

根据脉冲磁场产生的时间、数量和频率，TMS可以分为四种刺激模式，其中重复经颅磁刺激模式（rTMS）可以在一定时间内通过兴奋或抑制神经元对大脑皮层起到调控作用。
重复经颅磁刺激主要通过不同的频率来达到治疗目的：
● 高频（>1Hz，每秒钟产生1个以上磁场脉冲）主要是兴奋的作用；
● 低频（≤1Hz，1秒钟最多产生1个磁场脉冲）则是抑制的作用。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第5张图片

经颅磁刺激技术（TMS）能够在神经不应期内暂时“关闭”和“重启”目标脑区（比如让丧失了快乐情绪体验的抑郁症患者重新获得快乐情绪的生理体验），并增加一些脑神经物质的产生，促进神经可塑性。
美国食品药品监督管理局FDA自2008年起依次批准经颅磁刺激技术用于治疗重度抑郁、偏头痛、强迫症等精神科和神经科疾病，但没有批准用于治疗孤独症（自闭症）。值得注意的是，一项发表于2021年9月份的荷兰研究表明，使用rTMS治疗强迫症在一名19岁的女病人身上引起了癫痫。
经颅磁刺激技术（TMS）目前在孤独症（自闭症）领域，还是一种实验性的手段。目前有少量研究发现，使用TMS来刺激前额叶，有助于减少孤独症（自闭症）患者的重复性行为、烦躁情绪和社交回避。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第6张图片

近期两项我国的研究发现，TMS有助于改善低功能孤独症（自闭症）儿童的社交和言语缺陷，提高模仿能力和社交能力。需要注意的是，这些研究都还属于早期实验性研究，还需要进一步更深入的研究才能知道这个技术能否广泛应用于孤独症（自闭症）治疗。更重要的是，由于孤独症（自闭症）发病的时候小孩子通常还没有掌握足够的语言社交认知等技能，所以单纯的磁场刺激，从逻辑上讲，是不太可能帮助孤独症（自闭症）孩子直接掌握这些技能的。合理的预期是，经颅磁刺激能帮助孤独症孩子的大脑进入一种较好的学习状态，但社交沟通等核心技能的学习，仍然需要大量的科学的训练（行为训练、功能性神经反馈训练）。

3.神经反馈与TMS的异同
脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术（TMS）都属于非侵入式神经调控技术。这两种技术具体有哪些不一样的地方呢？

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第7张图片
（1）TMS仪器会施加外部磁场刺激，神经反馈训练不会
经颅磁刺激技术（TMS）仪器会释放外部物理刺激，脑电波神经反馈训练仪器不会给大脑施加外部磁场或者电场，是一种内源性的脑调控。
经颅磁刺激通过类似于“重启电脑”的方式，施加外部磁场刺激，改变大脑生理活动；脑电波神经反馈训练是基于和ABA相同的强化学习原理，不施加外部电磁刺激，而是通过视觉听觉反馈实时引导儿童自主调节功能相关的大脑活动（如社交脑功能），并结合专业系统的特教内容进行闭环训练。
打个比方，如果把人脑看作是一台电脑，只有这台电脑负责社交功能的软件和硬件都正常运行，社交功能才能正常运行。谱系孩子的软件和硬件都存在问题，采用经颅磁TMS只能够激活硬件，软件则需要通过功能性训练才能够被激活。
社交功能神经反馈训练能够同时激活负责社交功能的“软件”和“硬件”，并且借助大脑实时数据的解码和可视化，让功能性神经反馈训练除了依赖康复师的人工之外，还可以通过智能设备来更高效更密集地完成干预。

脑电波神经反馈训练和经颅磁刺激技术TMS 第8张图片

脑电波神经反馈训练示意图

（2）经颅磁主要批准用于成人，脑电神经反馈则长期用于儿童
两种技术的临床应用对象不一样。经颅磁刺激TMS的临床应用对象基本都是成年人，在儿童群体中的使用世界各国都没有得到正式的批准。脑电波神经反馈训练则在儿童癫痫检测、儿童多动症等领域广泛应用了几十年，也得到了美国儿科医学会AAP的官方推荐。
（3）经颅磁刺激会影响非靶点的脑区，功能性神经反馈不会
脑电波神经反馈训练比经颅磁刺激技术TMS调控的脑区更加精准。经颅磁刺激会无衰减地透过颅骨来刺激到大脑皮层神经细胞，影响的大脑皮层范围很广；功能脑电波神经反馈训练则是基于某一个特定脑区的活动情况进行实时调节，更加精准。2020年2月份，麻省理工学院McGovern脑研究院主任Desimone发表研究论文指出，神经反馈训练是最精准的内源性脑调控技术，只会影响特定功能涉及的神经环路，而相比之下，即使是通过光遗传学去调节大脑的基因表达也会影响到非靶点的神经环路。
（4）脑电波神经反馈训练效果更全面
脑电波神经反馈训练的效果更加全面。经颅磁刺激TMS改善的效果集中在生理方面，比如大脑的代谢活动和神经生理电活动等。功能性脑电波神经反馈训练的效果不仅仅是生理方面的改善（比如神经突触连接和大脑功能网络），还包括了心理和认知方面的改善，比如认知能力的提升、社交技能的习得、以及行为的改善等。
（5）脑电波神经反馈训练效果更持久
脑电波神经反馈训练的效果更加持久。目前的研究发现，经颅磁刺激TMS的效果只能保持1小时到4个星期。而脑电波神经反馈训练效果的保持时间，目前最长的追踪研究发现可以保持3年。而对于促进神经发育而言，显然是效果保持越久，帮助越大。
文章 | 杨锦陈博士，冷烨熹硕士
配图 | 来源自网络


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标签：荷兰加拿大加州美国经颅磁刺激
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