基于BCI与VR的认知诊疗应用

摘要

认知涉及注意力、记忆、情感，是人类获取和应用知识的基本过程.随着全球老龄化加速，认知障碍如轻度认知障碍（MCI）、阿尔茨海默病（AD）和痴呆症已成为重大健康问题.早期诊断和治疗认知障碍能够改善患者生活质量并减轻社会负担，但药物治疗、功能性磁共振成像（f MRI）和功能性近红外光谱（fNIRS）等传统方法存在诊断准确性低、药物效果有限及评估工具缺乏等问题.脑机接口（BCI）和虚拟现实（VR）技术的结合，为认知诊疗提供了新的解决方案. BCI通过分析大脑信号，实现脑与计算机或其他设备之间的信息交换，在运动功能障碍康复中已有成功应用. VR通过沉浸式的虚拟环境，为认知训练和康复提供逼真互动体验. BCI-VR技术结合多感官刺激和实时反馈，增强了认知训练效果.本文回顾了BCI和VR技术在认知诊断和治疗中的应用现状，介绍了基于脑电图（EEG）、fMRI和fNIRS的BCI诊断方法以及基于VR的诊断方法，并探讨了这些技术的优势与挑战.此外，分析了跨个体、跨场景脑电信号分析对提高认知障碍评估精准性和有效性的贡献.总结了BCI-VR技术在认知行为治疗、记忆与注意力训练、神经康复及情感调节等方面的应用，强调了BCI-VR技术在认知障碍治疗中的潜力.尽管BCI-VR技术展现了广阔前景，但仍面临设备复杂、个性化设计不足，以及实验样本局限等挑战.未来的发展方向包括设备的小型化与低成本化、多模态BCI技术及大语言模型的应用，同时，需要加强政产学研医的深入合作以推动BCI-VR技术在认知诊疗领域的临床转化.

关键词

认知障碍 / 脑机接口 / 虚拟现实 / 认知诊疗 / 神经康复

基金资助

国家重点研发计划资助课题（2023YFF1203702,2021YFF1200603）; 国家自然科学基金资助项目（62276022,62206014）