基于脑机交互的多模态神经反馈促进PTSD康复的机制及应用研究
批准号:
82172058
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
伏云发
依托单位:
学科分类:
脑机交互、神经工程与康复工程
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李娜、赵英、戚仁莉、鲁毅、沈宗霖、谷何一、丁鹏、吕晓彤、田贵鑫
中文摘要
创伤后应激障碍(PTSD)的神经康复很重要,神经反馈(NF)能促进PTSD康复,但其作用机制依然不清晰,证据不足。现有单模态NF干预PTSD的效果和接受度有限。为此,本课题另辟蹊径,首次引入变革性的脑机交互(BCI),提出一种新的基于BCI的多模态NF促进PTSD康复方法。PTSD涉及深层或浅层多个脑区结构及功能的异常,目前主要采用单模态NF逆转这些异常,然而单模态方法受空间或时间分辨率的限制。因而,本课题拟采用同步fMRI-EEG和同步EEG-fNIRS NF,设计随机双盲对照试验,深入研究NF促进PTSD康复的机制,并利用BCI的哥白尼革命来监测PTSD患者大脑的动态变化,为PTSD康复提供客观的评价指标。最后,基于揭示的多模态NF促进PTSD康复的机制、新证据以及脑成像特征,构建便携式EEG-fNIRS NF促进PTSD康复的原型系统,可望用于促进PTSD的康复。
英文摘要
Neurological rehabilitation of patients with post-traumatic stress disorder (PTSD) is very important. Neurofeedback (NF) can promote PTSD recovery. However, its mechanism of action is still unclear and insufficient evidence. Traditional or existing single-mode NF interventions in PTSD has limited effect and acceptance. To this end, this project develops a new way, the revolutionary brain-computer interface (BCI) technology was introduced, and proposed a new BCI-based multimodal NF to promote PTSD rehabilitation to further reveal the mechanism of NF intervention in PTSD rehabilitation and provide new evidence. PTSD may involve abnormalities in the structure and brain function of multiple deep or shallow brain regions. Traditional NF methods mainly use single-mode NF to reverse these abnormalities. However, single-mode methods are limited by their respective spatial or temporal resolution and other limitations. Therefore, this project intends to use synchronous EEG-fMRI NF and synchronous EEG-fNIRS NF to design a randomized double-blind controlled experiment to deeply study the mechanism of NF promoting PTSD rehabilitation, and use BCIs Copernicus revolution to monitor the dynamic changes of the brain of PTSD patients , calculate brain imaging features, and provide additional objective evaluation indicators for PTSD rehabilitation. Finally, based on the mechanism of multimodal NF promoting PTSD rehabilitation revealed above, new evidence and brain imaging characteristics, it is planned to construct a portable EEG-fNIRS-NF prototype system for promoting PTSD rehabilitation, which may be used to promote the rehabilitation of PTSD patients.
创伤后应激障碍(PTSD)是一种由重大创伤事件引发的慢性、难治性精神障碍,现有疗法面临个体差异大、神经机制复杂、干预靶点模糊等挑战。脑机接口(BCI)与神经反馈(NFT)技术的融合,为发展个体化、智能化的新型干预手段提供了可能。本研究旨在构建并验证一套融合BCI与NFT的PTSD主动干预系统,并通过创新算法模型深入揭示其神经机制与疗效评估方法。.本研究主要内容包括:首先,设计并实现了融合虚拟现实反馈的BCI-NFT主动干预方案,通过创伤情境关联的脑电节律调节任务,为患者提供沉浸式训练体验。随后,开展系统临床实验(共纳入30例样本,分为NFT组、外源性神经调控组、常规治疗组及对照组),验证干预效果。实验结果表明,NFT组在训练中呈现出典型的α节律“抑制-反弹”神经响应模式,并且在干预后的PCL-5、HAMD及HAMA等核心临床量表得分上均显著优于对照组,初步证实了该系统的神经调控可行性与临床有效性。关键数据包括:NFT组在多项量表上表现出统计学显著改善。.为深入解析干预机制并提升评估精度,本研究提出了两项核心算法创新。其一,针对NFT过程中脑状态动态建模的难题,提出了基于过程噪声动态自适应的中游介观网络模型(PNDA-MMNet)。该模型在区分NFT期与静息态脑活动任务中,实现了0.7428±0.12的分类准确率与0.84的AUC值,显著优于静态模型,并能可视化揭示训练中关键脑区的动态演化路径。其二,为解决“脑-行为”数据融合分析瓶颈,构建了临床驱动的脑网络特征互验模型(CBN-MFVM)。该模型通过临床语义先验引导脑网络特征优化,在自建与公开数据集上平均分类精度分别达到83.7%和78.4%,显著提升了干预效果的量化评估能力与模型的跨场景泛化性。.本研究的科学意义在于:系统性地从干预系统构建、临床验证到机制建模,为PTSD的BCI-NFT干预提供了完整的理论与技术框架。所提出的创新算法模型不仅增强了干预过程的可解释性,为理解神经调控机制提供了新视角,也为发展精准、智能的精神障碍辅助治疗系统奠定了方法学基础,推动了神经科学、人工智能与临床精神病学的交叉融合。
基于无创多模式脑成像手写想象输入汉字BCI的神经编码机制和解码研究
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批准号:62376112
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项目类别:面上项目
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资助金额:51万元
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批准年份:2023
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负责人:伏云发
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依托单位:
基于脑机交互的多模态神经反馈促进PTSD康复的机制及应用研究
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批准号:82172058
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项目类别:面上项目
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资助金额:56万元
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批准年份:2021
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负责人:伏云发
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依托单位:
EEG-NIRS-fMRI融合研究运动及想象对情绪的调节机制与脑机交互应用
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批准号:81771926
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项目类别:面上项目
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资助金额:55.0万元
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批准年份:2017
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负责人:伏云发
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依托单位:
基于EEG和fMRI运动协调想象的脑机交互机制及运动康复应用
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批准号:61763022
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2017
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负责人:伏云发
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依托单位:
神经反馈对运动参数想象脑电的调节机理及脑控机器人应用
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批准号:61463024
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:47.0万元
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批准年份:2014
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负责人:伏云发
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依托单位:
运动速度和力变化想象对脑信号的调制机理及脑机交互应用
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批准号:81470084
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2014
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负责人:伏云发
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依托单位:
国内基金
海外基金