脑机接口训练通过调控额顶叶连接增强注意功能：来自功能性近红外光谱的证据

《NEURAL PLASTICITY》：Brain–Computer Interface Training Enhances Attention Function via Modulating Frontoparietal Connectivity: Evidence From Functional Near-Infrared Spectroscopy

本研究通过功能性近红外光谱（fNIRS）技术，首次揭示了单次脑机接口（BCI）训练可通过优化额顶叶网络（FPN）的有效连接（EC），显著提升健康年轻人的执行控制网络效率。研究为BCI在认知干预领域的应用提供了神经机制层面的证据，对注意力缺陷多动障碍（ADHD）及脑卒中患者的康复具有重要转化价值。

　　

引言

注意是多种神经精神疾病中受损的关键认知功能，而脑机接口训练在认知改善方面展现出潜力。然而，BCI训练对注意网络影响的神经机制尚不明确。本研究旨在探讨BCI训练对健康年轻人注意功能的影响及其潜在的神经机制。

方法

30名健康年轻成年人参与了本研究。使用注意网络测试评估注意功能，同时利用功能性近红外光谱测量大脑激活和连接。参与者在BCI训练前后分别接受ANT任务和fNIRS评估。BCI训练采用基于运动想象的闭环系统，训练强度设定为10级，持续10分钟。fNIRS数据覆盖双侧前额叶皮层和后顶叶皮层，通过格兰杰因果分析计算有效连接，并利用图论分析局部网络效率。

结果

行为结果表明，BCI训练后执行控制网络效率显著提升。fNIRS数据显示，在警觉网络中，右侧后顶叶皮层的血氧水平有下降趋势。静息态有效连接分析发现，从右侧后顶叶皮层到左侧后顶叶皮层的连接显著减弱。任务态下，从右侧前额叶皮层到右侧后顶叶皮层的有效连接显著增强，而从左侧前额叶皮层到右侧前额叶皮层的连接显著减弱。图论分析显示静息态下右侧后顶叶皮层的节点效率显著降低。

讨论

BCI训练显著提升了执行控制功能，这可能源于训练过程中对运动控制的专注促进了认知策略的适应性调整。右侧后顶叶皮层激活水平的降低及节点效率的下降，反映了神经网络资源利用效率的优化。有效连接的重组，特别是右侧前额叶至后顶叶通路的增强，构成了执行控制功能改善的潜在神经回路基础。该发现为BCI应用于ADHD、脑卒中等临床人群的认知康复提供了理论依据。

结论

单次BCI训练即可通过调控额顶叶网络的有效连接来优化执行控制功能。BCI训练作为一种非侵入性认知干预手段，在提升注意功能和促进神经可塑性方面具有广阔前景。未来研究应关注其长期效应及在特定临床人群中的应用价值。