2017年8月1日
通过本实验,人们或许能够检测到意识障碍患者的意识状态。此外,该方法还可建立一种简单的交流通道,使患者能够对问题给出简单的“是”或“否”回答。
该系统的主要目标是检测意识障碍患者的意识状态,并建立一个简单的交流通道,使患者能够对问题作出“是”或“否”的回答。该系统的主要优势在于,即使对于没有任何运动反应的患者也有效。该方法有助于回答医学领域的一些关键问题,例如意识障碍患者是否具有自我意识以及是否能够感知外部世界。
该技术可用于意识障碍患者,但近期我们甚至已为完全闭锁状态的患者建立了交流通道。首先,使用 USB 线将放大器连接至运行软件的计算机。插入硬件加密狗,并打开放大器电源。
使用 USB 线缆将驱动盒连接到计算机上的空闲插槽。然后将标有 out five、out six 和 out seven 的连接器分别连接到驱动盒上的 out five、six 和 seven 接口。将标有 D I/O-1 的连接器连接到 DIG I/O-1 插座。
接下来,将三个振动触觉刺激器分别连接到驱动盒的输出一、输出二和输出三,并将标有“Trig Out”的连接器连接到音频触发适配器盒的“Trig Out”插孔。将防静电腕带戴在受试者的手腕上,并将其连接至一个空闲的电源插座。然后使用粘性胶带将一个振动触觉刺激器固定在左腕,另一个固定在右腕,第三个固定在右脚踝。
将公对公音频连接线的一端连接到计算机的音频输出端,另一端连接到音频触发适配器盒上标有“audio in”的插孔。打开音频触发适配器盒,检查电池状态LED指示灯是否为绿色。然后启动软件,观察是否出现名为“Add Physician”的窗口。
在空白字段中输入标题、姓名、机构和部门。点击“添加”以打开另一个窗口,然后在该窗口中输入患者姓名、城市、国家、出生日期和入院日期。
然后点击程序右下角蓝色箭头下方的绿色加号按钮。在名称字段中输入文本“first test”,在空白的详细信息字段中输入“getting familiar with the software”。最后点击“select this patient”按钮。
首先,将电极帽正确地戴在受试者头部。然后使用卷尺测量鼻根点与枕外隆突点之间的距离,以及左右耳前点之间的距离。确保位于头顶位置的电极 CZ 处于这两段距离的中点处。
根据扩展的国际10-20系统,使用电极凝胶将16个脑电图(EEG)通道电极连接至受试者头部。将参考电极置于右耳垂,接地电极置于前额。将电极连接至电极连接盒。
然后将电极连接盒连接到生物信号放大器,并确保放大器和连接盒均已开启。接下来,在计算机上,点击屏幕左侧的 Vibrotactile 3 刺激器按钮。然后点击右下角的评估按钮,以开始评估运行。
检查脑电图(EEG)的信号质量。通过设置按钮打开设置菜单,确认触觉反馈装置的振动可以被感知。然后告知受试者,其左右手腕和右脚踝将感受到振动,同时会通过耳机听到“左”或“右”的指令。
要求受试者用选定的手收集刺激,直到出现下一个指令或运行结束。将耳机放入受试者耳中,然后点击开始按钮。评估运行结束后,查看结果页面和准确率图。
然后点击屏幕左侧的 Vibrotactile 3 tactor 按钮。点击底部的通信按钮以开始通信运行。再次检查 EEG 的信号质量。
通过设置按钮打开设置菜单,并确认能够感受到触觉致动器的振动。然后,选择计算准确率最高的分类器。本次试验中,指导受试者其左侧和右侧手腕以及右脚踝将感受到振动。
指导受试者,其将听到一个问题,并应回答“是”或“否”。若回答“是”,请受试者默数左手接收到的刺激次数;若回答“否”,请受试者默数右手接收到的刺激次数。
最后向患者提出一个可以用“是”或“否”回答的问题。然后,点击“开始新问题”按钮。观察镜片移动至“是”答案位置。
需要注意的是,在指令呈现后,准确率提高到90%以上,表明个体具有意识觉知,因为他能够遵循随机给出的指令。另一方面,这些结果表明分类准确率在12.5%左右波动,这意味着系统未能检测到在呈现指令和刺激后出现的脑部反应。一旦人们经过训练学会使用该系统,仅需20分钟即可完成评估。
在实施该操作过程中,重要的是要记住,患者的意识水平可能出现波动,因此即使某次检测显示出意识存在的迹象,再次检测时结果也可能不同。完成该操作后,还可进行其他方法,例如进一步的脑电图(EEG)评估,以回答诸如康复治疗是否有助于改善患者状况等问题。该技术问世后,为医学、神经科学和工程学领域的研究人员探索意识障碍患者的意识评估提供了新的途径。
观看视频后,您应该能够很好地了解如何评估认知功能以及如何与系统建立通信。该方法无危险性,仅需在头部佩戴一个脑电图(EEG)帽即可。
它不需要任何额外的轨道或痛苦的程序。
本研究介绍了一种旨在检测意识障碍患者意识状态并建立简单“是/否”交流通道的系统。该方法即使对于缺乏运动反应的患者也有效,可提供关于其意识水平的重要信息。
基于混合脑机接口(BCI)的评估与通信范式能够对无反应患者进行意识状态的客观评估,填补了转化神经科学及神经药物研发领域的一项关键空白。基于定量脑电图(EEG)的输出结果可为意识障碍治疗药物研发中的靶点验证和作用机制风险评估提供可操作的数据支持。该方法通过明确早期发现和临床前研究中的患者分层及响应潜力,支持基于风险调整的研发管线决策。
该基于脑电图(EEG)的评估体系可融入从发现到临床前的研究连续过程,支持神经药理学项目中的早期假设验证、先导化合物识别以及转化生物标志物的对接。