脑机接口临床应用

1. 原著为2025年出版新书，系统梳理了从神经信号采集、解码和通信，到面向不同疾病的临床应用的完整技术路径。以闭环神经技术为核心理念，强调多模态信号整合，强化从实验室研究到临床转化的可操作性。知识体系完整、多模态技术覆盖、教学资源丰富，在内容深度与广度、技术谱系完整性、案例实用性，以及对前沿发展的关注方面具有明显优势。 2. 系统梳理了从神经信号采集、解码和通信，到面向不同疾病的临床应用的完整技术路径，兼顾科学性与实践性。关注脑机接口技术在医疗领域的实践，通过真实案例展示了该技术的临床应用效果。 3. 技术部分配有具体参数设定与实验设计指南，具有高度可执行性。伦理挑战与未来发展设为独立章节，正视脑数据隐私、技术滥用等现实问题，有助于规范临床安全使用。 4. 本书配套学习工具，附带“简答题”数字资源，辅助学习。

本书为聚焦脑机接口（BCI）技术的权威著作，系统梳理了从神经信号采集、预处理、特征提取到临床应用的完整技术路径。全书以“神经技术闭环”为核心理念，强调多模态信号整合，深入比较非侵入性（如 EEG、fMRI、fNIRS）与侵入性（如 SUA、ECoG）方法在时空分辨率与应用场景中的优势与局限，并引入功能性超声、柔性电极等前沿技术，强化从实验室研究到临床转化的可操作性。书中不仅涵盖信号预处理与机器学习算法的实用细节，还通过ALS等真实案例展示BCI系统在运动障碍与沟通障碍患者中的应用成效，兼顾科学性与实践性。技术部分配有具体参数设定与实验设计指南，具高度可执行性。作者将伦理挑战与未来发展设为独立章节，正视脑数据隐私、技术滥用等现实问题，体现对社会责任的关注。

赵继宗，中国科学院院士，国家神经系统疾病临床医学研究中心主任，北京脑科学与类脑研究中心专家委员会副主任，首都医科大学神经外科学院院长。我国脑机接口研究的先行者和推动者，率先布局脑机接口在神经外科领域的转化应用，建立了融合临床与工程的高水平脑机接口研究平台，推动从传统损伤修复向神经功能重建的范式转变。中华医学会神经外科学分会第四、五届主任委员，兼任多家国际神经外科期刊编委。
高小榕，中国“脑机接口50人论坛”首席专家，中国神经工程及脑机接口学科的主要创建者之一。清华大学生物医学工程学院长聘教授，神经工程实验室主任，博士研究生导师。中国生物医学工程学会医学神经工程分会主任委员，发表论文200余篇（含Nature Communications、PNAS等顶刊），谷歌学术引用超万次，连续十余年入选“中国高被引学者”（2014—2025年）。主导制定中国脑机接口技术标准，组织“中国脑机接口比赛”，推动技术开源与产学研融合，其研究奠定了国内无创脑机接口的理论与技术基础。创建清华大学神经工程实验室，主导建成国内首个神经美学交叉研究平台，将脑机接口技术拓展至艺术与人文领域。

第1章什么是脑机接口？/1

1.1人机接口、脑-机器接口与脑-计算机接口/3

1.1.1人机接口/3

1.1.2脑-机器接口/4

1.1.3脑-计算机接口/5

1.1.4人机接口、脑-机器接口与脑-计算机接口的区别/5

1.2BCI的发展历程/7

1.3经典BCI/8

1.3.1按依赖性分类/11

1.3.2按脑信号记录方式分类/11

1.3.3按操作方式分类/12

1.3.4按输入信号类型分类/12

1.4脑-计算机交互/18

1.5脑-计算机智能/21

1.6脑机接口的应用/22

参考文献/26

第2章脑卒中康复中的神经技术/35

2.1脑卒中/36

2.1.1危险因素/37

2.1.2脑卒中的病理生理机制/38

2.1.3脑卒中后的神经可塑性及恢复/41

2.1.4脑卒中康复神经技术/45

参考文献/60

第3章神经刺激技术在脊髓损伤康复中的应用/68

3.1脊髓损伤/69

3.2脊髓损伤的病理生理学/72

3.2.1四肢瘫/74

3.2.2截瘫/74

3.3SCI的传统康复/75

3.3.1SCI的急性和亚急性康复期/75

3.3.2SCI的慢性康复期/75

3.4SCI康复神经技术/78

3.4.1SCI康复中的功能性电刺激疗法/78

3.4.2SCI康复中的脊髓电刺激疗法/78

3.4.3经脊髓直流电刺激/80

3.4.4经脊髓脉冲电刺激/81

3.4.5用于SCI康复的非侵入式脑机接口/82

3.4.6用于SCI康复的侵入式脑机接口/86

参考文献/92

第4章用于交流的非侵入式脑机接口/98

4.1交流障碍/99

4.1.1言语障碍/100

4.1.2语言障碍/100

4.1.3交流障碍的病因学/100

4.1.4世界卫生组织与交流功能/101

4.2辅助与替代交流/103

4.3用于交流的脑机接口：必要性/104

4.4用于交流的脑机接口/105

4.5用于交流的非侵入式脑机接口/106

4.5.1慢皮质电位脑机接口/106

4.5.2感觉运动节律脑机接口/107

4.5.3P300事件相关电位脑机接口/110

4.5.4稳态视觉诱发电位脑机接口/113

4.5.5个体丧失凝视能力时的应对方案/118

参考文献/123

第5章用于沟通的侵入式脑机接口/129

5.1言语的神经生物学/130

5.1.1言语产生的神经生物学/130

5.1.2言语感知的神经生物学/131

5.1.3神经环路与网络/131

5.2言语解码/133

5.2.1言语解码的初期发展/133

5.2.2利用皮质脑电图解码内部言语/135

5.2.3解码模型：通用框架/137

5.3用于沟通的侵入式BCI/140

参考文献/150

第6章ADHA、ASD及MCI的脑机接口/154

6.1注意缺陷多动障碍/156

6.1.1ADHD的神经生物学/156

6.1.2基于BCI的ADHD干预技术/160

6.2孤独症谱系障碍/164

6.2.1ASD的神经生物学/165

6.2.2脑机接口在ASD中的应用/167

6.3轻度认知障碍/170

6.3.1轻度认知障碍的神经生物学/171

6.3.2面向轻度认知障碍的脑机接口/171

6.4BCI对健康老年人注意力的影响/173

6.5BCI对健康成年人注意力的影响/174

参考文献/176

第7章焦虑和抑郁的神经技术/186

7.1焦虑与抑郁/187

7.1.1焦虑的神经生物学基础/188

7.1.2抑郁症的神经生物学基础/190

7.2神经技术与重型抑郁障碍/193

7.2.1重型抑郁障碍的神经反馈治疗/193

7.2.2重型抑郁障碍的脑深部电刺激治疗/200

7.2.3重型抑郁障碍的非侵入式脑刺激治疗/203

7.3神经技术与焦虑障碍/207

7.3.1焦虑障碍的神经反馈治疗/207

7.3.2焦虑障碍的非侵入式脑刺激治疗/208

参考文献/211

第8章意识障碍神经技术/220

8.1继发于获得性脑损伤的意识障碍/221

8.1.1DoC的发病机制/223

8.1.2急性意识障碍/223

8.1.3意识障碍的恢复/224

8.2意识障碍的诊断/226

8.3慢性意识障碍神经技术/228

8.3.1药物干预/228

8.3.2经颅磁刺激及其在意识障碍中的应用/230

8.3.3经颅直流电刺激及其在意识障碍中的应用/230

8.3.4EEG及其在意识障碍中的应用/232

8.4脑机接口及其在意识障碍中的应用/236

8.4.1BCI在DoC患者意识检测中的应用/240

8.4.2BCI在DoC患者辅助诊断中的应用/240

8.4.3BCI在DoC患者康复预后中的应用/243

8.5伦理考量/245

参考文献/248

第9章神经技术中的神经伦理学/255

9.1脑机接口应用的法律问题/258

9.1.1BCI的监管架构/258

9.1.2知情同意与自主权/259

9.1.3责任与问责/259

9.2作为私人领域的思想：伦理与法律考量/259

9.2.1精神隐私的概念化/259

9.2.2思想隐私的法律保护/259

9.2.3精神侵入的伦理影响/259

9.3大脑数据的使用与保护/260

9.3.1大脑数据的价值与风险/260

9.3.2大脑数据保护的法律和伦理框架/260

9.3.3大脑数据匿名化的挑战/260

9.3.4大脑数据的商业开发/260

9.4BCI与主体性问题 /261

9.4.1人类与机器之间的共享主体性/261

9.4.2BCI介导行为的责任归属/261

9.4.3增强主体性的伦理考量/261

9.5神经技术中的隐私和安全问题/262

9.5.1大脑数据安全的威胁/262

9.5.2数据泄露的伦理影响/262

9.5.3加强大脑数据安全性的策略/262

9.6BCI在弱势群体中的使用所引发的伦理问题/262

9.6.1BCI与认知障碍个体/262

9.6.2儿科BCI使用的伦理考量/263

9.6.3老年群体中BCI的伦理挑战/263

9.7BCI和DBS脑植入物引发的伦理问题/263

9.7.1脑植入物概述/263

9.7.2脑植入物的利弊/263

9.7.3长期伦理影响/264

9.8脑机接口研究伦理指南/264

9.8.1优先考虑参与者福利/264

9.8.2脑机接口研究中的知情同意/265

9.8.3透明度与参与者赋能/265

9.8.4在科学进步与伦理责任之间取得平衡/265

9.8.5脑机接口研究中的数据保护与隐私/265

9.8.6长期监测与支持/265

9.9对未来研究与政策制定的建议/265

9.9.1鼓励负责任的创新/265

9.9.2增强公众参与度和意识/266

9.9.3制定国际伦理标准/266

参考文献/268

第10章利用神经技术拓展人类能力/270

10.1语音神经假体/271

10.1.1言语产生的神经基础/271

10.1.2语音解码中的技术方法/271

10.1.3文本解码与语音合成/273

10.1.4挑战与未来方向/274

10.2恢复感官/275

10.2.1恢复视力：视网膜和皮质植入/275

10.2.2听力恢复：高级人工耳蜗植入技术及未来/276

10.2.3恢复触觉：触觉假肢与触觉反馈/277

10.2.4恢复嗅觉：嗅觉植入物和电子鼻/279

10.2.5恢复味觉：味觉假体/279

10.2.6完全闭锁综合征患者的感官恢复/279

10.3柔性脑机接口：感觉与神经修复的未来/280

10.4新兴概念与未知领域/281

10.4.1神经增强/281

10.4.2人工智能驱动的神经接口/283

10.4.3记忆与意识上传：科幻小说中的情节/284

参考文献/289

第1章什么是脑机接口1？

脑机接口的基本原理

1.1人机接口、脑-机器接口与脑-计算机接口/3

1.1.1人机接口/3

1.1.2脑-机器接口/4

1.1.3脑-计算机接口/5

1.1.4人机接口、脑-机器接口与脑-计算机接口的区别/5

1.2BCI的发展历程/7

1.3经典BCI/8

1.3.1按依赖性分类/11

1.3.2按脑信号记录方式分类/11

1.3.3按操作方式分类/12

1.3.4按输入信号类型分类/12

1.4脑-计算机交互/18

1.5脑-计算机智能/21

1.6脑机接口的应用/22

参考文献/26