起心動念—談腦機介面的發展與應用 - 科技大觀園

腦機介面把腦袋想的東西連到機器，未來有潛力讓人透過機器做到更多事情，目前則主要運用在疾病的治療與復健。

段正仁透過自己研究團隊的經驗，介紹腦機介面應用於腦性麻痺和 ... 跳到主要內容 展開搜尋 全站搜尋 熱門關鍵字： 半導體 精準醫療 太空 煙火 關閉搜尋 分類 分類項目 關閉分類項目 地理 天文 化學 醫學 科技 社會科學 人類文明 地科 心理 物理 數學 環境 生物 生活科學 醫療 地球科學 Menu 關於我們 文章 熱門文章 最新文章 精選文章 科學專題 影音 TechTalk 影音&廣播 活動 學生專區 夥伴 認證 公務人員 教師 網站導覽 English 首長信箱 常見問答 雙語詞彙 關於我們 文章 文章 熱門文章 最新文章 精選文章 科學專題 影音 影音 TechTalk 影音&廣播 活動 學生專區 夥伴 認證 認證 公務人員 教師 ::: 首頁 文章 最新文章 PleaceLogin! × 請先登入 登入 註冊 facebook twitter plurk line 中 列印 書籤 ::: 起心動念—談腦機介面的發展與應用 108/10/21 瀏覽次數 1406 段正仁｜ 國立中央大學認知神經科學研究所副教授 段正仁國立中央大學認知神經科學研究所副教授   腦機介面把腦袋想的東西連到機器，未來有潛力讓人透過機器做到更多事情，目前則主要運用在疾病的治療與復健。

段正仁透過自己研究團隊的經驗，介紹腦機介面應用於腦性麻痺和中風後病人的成效，成果令人振奮。

腦機介面研究流變   腦機介面的開發始於美國軍方對受傷軍人的照護，最早只用於全癱病人，且必須透過手術把電極植入腦中，直接擷取腦中訊號。

直到2005年，腦機介面研討會（BCIMeeting）開始討論如何擴大腦機介面的效益，才逐漸接受由頭皮表面讀取的腦波訊號，定義了腦機介面的新用途。

2018年，美國商務部限制14種關鍵技術由美國輸出，腦機介面就包括其中。

雖然目前的應用還未成熟，但已足見腦機介面的潛力和受重視的程度。

用眼打字、想像握拳   腦機介面實踐上的第一步，需要找出穩定的腦電圖（EEG）訊號，目前有兩種常用類型，一是穩態視覺誘發電位（SSVEP）：眼睛看著閃爍頻率大於6赫茲的燈光刺激時，後腦勺的主要視覺皮質區就會反映出刺激燈光的閃爍頻率。

若在螢幕上顯示一組鍵盤，每個按鍵格子以不同頻率閃爍，當受試者眼睛盯著某一個格子時，其閃爍頻率就會顯示在視覺皮質區上，藉此可知受試者正盯著哪個格子，作為輔助輸入工具。

目前文字輸入速度比賽的最新紀錄已經逼近人手打字速度，接近實用程度了。

  另一種穩定的EEG特徵是想像動作電位。

我們想像右手握拳時，腦左側的運動皮質區會產生變化，想像左手握拳時則表現在腦右側，這和實際上握拳時表現的位置完全相同。

分析擷取到的腦波訊號，便可得知受試者腦中是否想像了握拳動作，進而利用該想像動作電位來進行輔助機具的控制。

腦性麻痺和中風後病人的應用   段正仁團隊運用想像運動電位控制電動玩具，作為腦性麻痺學童的腦部訓練工具。

腦性麻痺患者因為手部肌肉張力太高而無法應用自如，因此希望透過腦機介面遊戲來訓練大腦的控制，進而能夠放鬆手部肌肉張力，讓腦麻病患能夠開始學習簡單的動作控制，希望有朝一日他們能夠自己持餐具進食。

過去幾年段正仁團隊也在年底舉辦了六屆的腦機介面輔具電玩大賽，讓腦麻學童透過平常在課堂上訓練，之後參加每年的電動玩具大賽，和沒有腦性麻痺的同儕競技。

  另一個應用是中風後復健訓練。

透過延攬單側中風並已經復健兩年的病患，透過腦機介面控制的復健輔具，當偵測到病患的想像動作電位時，復健機運作6秒(可調整)，過了6秒後病患必須再次想像動作，讓復健機反覆運轉。

藉由此反覆訓練，幫助病患逐漸找回大腦主控權。

另外，復健機結合了賽車遊戲，成為輔具電玩賽的比賽項目。

  這些參與復健訓練的中風患者，透過功能性磁振造影觀察，病患在訓練前，相對於健康側手的運動，壞手運動時其運動皮質區的活化情況遠不及健康側手，同時其他不相關的腦區，卻積極的參與活動，整體腦部活動表現相當分散，可知中風後對腦部造成的影響，是原來清楚分工的結構被打散。

訓練一個月之後，發現分散的情況逐漸消失，而運動皮質區活動也逐漸集中，顯示大腦結構性的功能分區得到恢復。

展望與提醒   由於每位中風病人的中風位置不同，透過與AI結合，可以更有效找出擷取訊號的最佳位置。

研究者也希望找到更多穩定可用的腦機介面EEG特徵，能夠進行更多樣的研究和運用。

腦機介面專用硬體的進步則能夠將運算簡化、提高速度，使即時性更為提升。

  最後段正仁也提醒，坊間有一些誇張的腦波運用法，例如利用腦波選咖啡、甚至擇偶，但事實上透過腦波只能得到腦中訊號的1%；研究者盡力開發腦波的用途，但大家也要了解侷限，謹慎使用。

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