脑机接口技术在医疗健康领域应用白皮书（121页）

脑机接口（brain-computer interface，BCI）在大脑与外部设备之 间建立直接交互的通信和控制通道[1]。随着脑机接口、人工智能、 生物医学工程、神经工程与康复工程、认知神经科学与心理科学等 的发展，BCI 的内涵和外延在不断丰富。狭义的 BCI 是指利用中枢 神经系统产生的信号，在不依赖外周神经或肌肉的条件下，把用户 的感知觉、表象、认知和思维等直接转化为动作，在大脑（含人与 动物脑）与外部设备之间建立直接的交流和控制通道，其目的主要 是为疾病患者、残障人士和健康个体提供可选的与外部世界通信和 控制的方式，以改善或进一步提高他们的生活质量[2][3][4]。这类脑 机接口系统主要由大脑向外部设备输出通信或控制指令（输出式脑 机接口），并把结果通过视听觉等反馈形式提供给用户形成闭环以 调节其脑活动信号，从而提升脑机交互的性能[5]。图 1 为狭义的 BCI 技术系统示意图[6]。 

除此而外，还有另一类脑机接口，主要由外部设备或机器绕过 外周神经或肌肉系统直接向大脑输入电、磁、声和光等刺激或神经 反馈（输入式 BCI），以调控中枢神经活动，如深部脑刺激（deep brain stimulation ， DBS ） 、 经 颅 磁 刺 激 （ transcranial magnetic stimulation，TMS）、经颅电刺激（transcranial electrical stimulation， TES）和经颅超声刺激（transcranial ultrasound stimulation，TUS）等[7]。图 2 为以输入为主的双向闭环 BCI 系统示意图[7]。广义的脑机接口是指任何大脑与外部设备直接相互作用的系统， 包含上述狭义的输出式 BCI 和输入式 BCI。实际上，输出式 BCI 和 输入式 BCI 均可由神经反馈构成交互式的闭环系统（即交互式 BCI），主要看是以输出式为主还是以输入式为主，取决于所设计 BCI 的主要功效。双向闭环 BCI（包括从大脑到外设以及从外设到 大脑）属于交互式 BCI。图 3 显示了面向康复训练应用的双向闭环 BCI。脑卒中患者可通过双向闭环 BCI 进行康复训练，以促进大脑 重塑实现功能代偿[7][8]。