神經(jīng)反饋調(diào)節(jié)健康個體注意力的研究進展

楊文杰 南文雅* 龔安民 伏云發(fā)

1(上海師范大學(xué)教育學(xué)院心理學(xué)系，上海 200234)2(武警工程大學(xué)信息工程學(xué)院， 西安 710086)3(昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院，昆明理工大學(xué)腦認知與腦機智能融合創(chuàng)新團隊，昆明 650000)

引言

神經(jīng)反饋(neurofeedback，NF)是一種基于大腦活動信號的生物反饋，主要基于斯金納的操作性條件反射和巴甫洛夫的經(jīng)典條件反射原理，通過腦機交互方式實時地將采集的大腦活動信號轉(zhuǎn)換為聲音、圖像、游戲等形式反饋給受試者，受試者按照相關(guān)交互方式的指令選擇性地增強或抑制特定的大腦活動特征，以實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)腦功能的目的[1]。 神經(jīng)反饋的研究最初是由Sterman 等[2]開展的，他采用操作性條件反射原理訓(xùn)練貓，每當貓完成一種特定的運動行為時，它就會得到食物獎勵。 結(jié)果表明，通過對貓的運動反應(yīng)進行訓(xùn)練和獎賞，可以有效的對其12 ～14Hz 范圍內(nèi)的感覺運動節(jié)律(sensorimotor rhythm，SMR)進行調(diào)控。

經(jīng)過50 多年的發(fā)展，神經(jīng)反饋作為一種神經(jīng)調(diào)控和行為干預(yù)手段逐漸受到研究者和神經(jīng)康復(fù)治療師的重視，已被廣泛應(yīng)用于注意缺陷多動障礙(attention deficit hyperactivity disorder，ADHD)[3-4]、

癲癇[5]、抑郁癥[6]、酒精成癮[7]、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙[8]等臨床疾病的干預(yù)。 此外，神經(jīng)反饋對健康個體的注意力、工作記憶、執(zhí)行控制等認知功能[9-12]、運動員的競技水平和醫(yī)生的手術(shù)表現(xiàn)存在一定的幫助[13-14]。

注意是心理活動對特定事物對象的指向與集中，是心理活動中一項重要組成部分，與記憶相互影響，是個體日常生活中不可替代的重要心理品質(zhì)。 長期的注意力不集中，會對個體發(fā)育成長造成嚴重影響。 因此，提高注意力是醫(yī)學(xué)界、心理學(xué)界、教育學(xué)界等諸多領(lǐng)域的熱點研究課題。 目前改善注意力的方法多種多樣，主要有藥物療法、運動療法、神經(jīng)反饋療法等。 然而，長期大量使用藥物治療會對人體產(chǎn)生諸多副作用，損害人體機能，并且療效較慢，運動治療受諸多客觀因素影響，不易操作[15-16]。 相比而言，神經(jīng)反饋主要通過實時呈現(xiàn)大腦活動從而使得個體學(xué)習(xí)自我調(diào)節(jié)[17]，不僅克服了藥物對身體機能造成的副作用，也克服了運動療法不易操作的特點。 尤其是基于腦電(electroencephalogram，EEG)節(jié)律活動的神經(jīng)反饋，更是具有無損安全、操作簡便、費用低廉等優(yōu)點[18-19]。 已有研究發(fā)現(xiàn)，利用神經(jīng)反饋對ADHD 患者進行有效訓(xùn)練，可以改變大腦相關(guān)EEG 節(jié)律的活動，進而改善注意分散和多動沖動癥狀[3]。 除此之外，神經(jīng)反饋也可通過調(diào)節(jié)健康被試的SMR[20-21]、theta[22]、beta[23]和alpha 節(jié)律波[24]來提升注意力。

然而，由于實驗范式設(shè)計和訓(xùn)練方案的不同，現(xiàn)有研究結(jié)論在文獻之間并不完全一致，特別是關(guān)于神經(jīng)反饋對健康人群注意力調(diào)節(jié)的研究缺少系統(tǒng)的總結(jié)和展望。 文中基于不同的神經(jīng)反饋訓(xùn)練特征重點論述訓(xùn)練特征、訓(xùn)練位置、注意力測試任務(wù)等方面對研究結(jié)論產(chǎn)生的影響，以期探討神經(jīng)反饋訓(xùn)練的有效性。

文中所指:神經(jīng)反饋訓(xùn)練特征是指EEG 中的頻段范圍(單一或多個頻段)；訓(xùn)練位置為所訓(xùn)練的電極位置(單一或多個電極)；訓(xùn)練結(jié)果包括EEG 調(diào)節(jié)結(jié)果和行為結(jié)果，有成功(1)或失敗(0)兩種情況。 EEG 結(jié)果的有效性主要通過比較訓(xùn)練前后或訓(xùn)練時的EEG 反饋特征，從而評估EEG 神經(jīng)反饋訓(xùn)練在誘導(dǎo)EEG 調(diào)節(jié)方面的效果；行為表現(xiàn)的變化根據(jù)特定類型活動的典型測試或測量來評估。 此外，還考察了研究中是否根據(jù)EEG 結(jié)果區(qū)分學(xué)習(xí)者和非學(xué)習(xí)者，以及是否進行追蹤實驗來考察神經(jīng)反饋的長期作用。

1 神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用

1.1 Theta 神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用

Theta 波是與海馬體和中扣帶回皮層相關(guān)跨腦區(qū)的主要活動，與快速眼動睡眠、記憶的鞏固、受損的條件性恐懼記憶、認知控制活動和心理負荷密切相關(guān)[10]。 雖然傳統(tǒng)上認為theta 波與睡意有關(guān)，但最近有更多的證據(jù)表明了theta 波對學(xué)習(xí)、記憶過程和注意力的作用[25]。 Theta 波不僅促進工作記憶的編碼、存儲和檢索[10]，還會對注意力的集中度產(chǎn)生影響[22]。 對青年人和老年人進行額葉中線位置(即Fz)theta(4～7 Hz)增強的神經(jīng)反饋，經(jīng)過12 次訓(xùn)練后，他們的theta 活動得到顯著增強，同時由注意網(wǎng)絡(luò)測試(attention network test， ANT)測量的注意控制網(wǎng)絡(luò)效率得到顯著提升，表明額葉中線theta 增強的神經(jīng)反饋訓(xùn)練可能與多巴胺能系統(tǒng)有關(guān)，從而引起注意控制網(wǎng)絡(luò)的改善[22]。

1.2 Alpha 神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用

Alpha 節(jié)律(8～12 Hz)是大腦活動的優(yōu)勢節(jié)律，主要產(chǎn)生于頂枕葉腦區(qū)，隨著視覺處理的變化而變化。 Alpha 同步性的增加與神經(jīng)興奮性的減少以及gamma 去同步性相關(guān)[26]。 Alpha 被認為是一種抑制不相關(guān)的感覺和任務(wù)信息處理的機制[26]，具有抑制、感知、預(yù)測、溝通和穩(wěn)定的功能[27]，并且與注意[3，24，28]、工作記憶[29]和執(zhí)行控制[27]密切相關(guān)。 其中頂枕葉腦區(qū)的alpha 同步性與持續(xù)性注意力密切相關(guān)[28，30]，當在目標出現(xiàn)前20 s alpha 功率提升時，會導(dǎo)致注意力的分散和目標的遺漏[31]。 在模擬駕駛過程中，大腦走神的時間與聽覺刺激下頂葉alpha功率的增強和P3 波幅的降低有關(guān)[32]。 還有研究指出，alpha 波幅的增強會提高皮層抑制能力[33]，通過降低額外刺激的影響來改善ADHD 患者的注意力[34]。

表1 中Berger 和Davelaar[28]、Escolano 等[35]和Pei 等[36]的研究旨在通過alpha 增強訓(xùn)練來提升注意力。 雖然這3 個研究均通過神經(jīng)反饋訓(xùn)練成功增強了alpha 活動，但是只有Berger 和Davelaar[28]發(fā)現(xiàn)注意力有顯著提升，可能的原因有以下兩點:(1)控制組設(shè)置方式不同，Pei 等[36]和Escolano 等[35]采用虛假神經(jīng)反饋作為控制組，能夠較好地排除安慰劑效應(yīng)，而Berger 和Davelaar[28]則僅使用兩種不同的反饋形式互為對照，缺乏虛假反饋控制組，無法排除安慰劑效應(yīng)，因而不能明確注意力的提升是神經(jīng)反饋的特異性作用還是非特異性作用所致。 (2)各研究采用的注意力測量任務(wù)并不一致，其所偏重的注意成分及相關(guān)的EEG 活動亦有不同。 Pei等[36]在分析alpha 增強訓(xùn)練沒有提升所測量的3 個注意網(wǎng)絡(luò)的可能原因時提到，ANT 更可能與theta 和beta 相關(guān)，而并非alpha[36]。 上述研究結(jié)果表明，實驗設(shè)計的較大差異，難以形成統(tǒng)一的結(jié)論。 除了上述alpha 增強訓(xùn)練，Deiber 等[3]對ADHD 實驗組被試和健康控制組被試分別進行了30 min 的alpha 抑制神經(jīng)反饋訓(xùn)練，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩組被試的alpha 功率都有下降，并且在神經(jīng)反饋訓(xùn)練后誤報率、反應(yīng)時均有所下降，這表明注意的抑制控制和持續(xù)性注意得到增強。 相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)ADHD 患者的alpha 功率越低則反應(yīng)時越短，誤報率越低，但是這種相關(guān)性在健康被試中并未發(fā)現(xiàn)[3]。

建設(shè)在線開放課程的主要目的是為了課程應(yīng)用。教育部于2018年1月15日推出了首批490門“國家精品在線開放課程”。評選國家精品在線開放課程的硬指標之一就是必須應(yīng)用兩個周期以上。因此，在建設(shè)在線開放課程之前，必須要解決如何開展應(yīng)用即教學(xué)應(yīng)用模式。[1]

表1 Alpha 神經(jīng)反饋訓(xùn)練實驗研究相關(guān)信息Tab.1 The study of the alpha neurofeedback training

此外，還有研究指出左右半球alpha 偏側(cè)化與視覺空間注意力密切相關(guān)[24]。 視覺空間注意(visual spatial attention)是指向空間的視覺注意，也稱作視覺空間注意能力，主要表現(xiàn)為將注意集中到某個位置，同時忽略其它位置的能力，其表征主要是基于空間位置[38]。 空間注意主要基于空間線索化任務(wù)(spatial pre-cueing)，通過視覺線索提示，判斷目標刺激的空間位置，若位置與提示的方向一致，則反應(yīng)時更短，反之，反應(yīng)時更長。 相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，視覺空間注意和頂葉區(qū)域的alpha 節(jié)律偏側(cè)化相關(guān)[39]，但是alpha 偏側(cè)化與注意力之間的相關(guān)并不能代表因果。 為了驗證alpha 偏側(cè)化與視覺空間注意的因果關(guān)系， Okazaki 等[37]和Bagherzadeh等[24]利用單次的腦磁圖(magnetoencephalography，MEG)神經(jīng)反饋來調(diào)節(jié)頂枕葉位置的alpha 偏側(cè)化來驗證兩者之間的因果關(guān)系。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在神經(jīng)反饋訓(xùn)練后，alpha 偏側(cè)化增強，對側(cè)視覺注意力提高，但左側(cè)alpha 偏側(cè)化要比右側(cè)alpha 偏側(cè)化更容易操縱[24，37]。 在Okazaki 等[37]的研究中，被試在訓(xùn)練時被明確指示注意左側(cè)或者右側(cè)出現(xiàn)的視覺刺激，考慮到被試在神經(jīng)反饋中可能會對注意力進行訓(xùn)練，因此無法明確注意力的偏差是由訓(xùn)練過程中alpha 調(diào)節(jié)所致[37]。 針對這個問題，Bagherzadeh等[24]在Okazaki 等[37]的基礎(chǔ)上對神經(jīng)反饋方式和前后測實驗范式進行更改，選擇波斯納線索范式(Posner cueing paradigm) 和自由線索范式(free cueing task)對視覺空間注意力進行測量，在神經(jīng)反饋訓(xùn)練中并不明確指示被試左側(cè)或者右側(cè)出現(xiàn)的視覺刺激，避免了在訓(xùn)練alpha 的同時對視覺空間注意產(chǎn)生影響。 在方案更改后，實驗仍得出相同結(jié)果，這證明了alpha 偏側(cè)化神經(jīng)反饋對空間注意力調(diào)節(jié)的有效性。 因此可知，增加同側(cè)半球alpha 的同步性會導(dǎo)致對側(cè)半球視覺區(qū)域注意力的減少，而alpha 同步的減少則會提高對側(cè)視野的知覺警覺性和注意力[24，37]。

1.3 Beta 神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用

Beta 波一般指12 ～30 Hz 的EEG 波，是一種注意力載體。 在注意力任務(wù)中，beta 功率的增加與動物和人類的注意力表現(xiàn)呈正相關(guān)[40-41]。 如表2 所示，Beta 波的子頻段SMR(12～15 Hz)、beta1(15～18 Hz 或18～22 Hz)和beta2(12～22 Hz)常被作為神經(jīng)反饋訓(xùn)練的訓(xùn)練特征[20-21，23，42-43]。 其中，SMR 和beta1 增強的神經(jīng)反饋訓(xùn)練不僅能夠顯著提升其所訓(xùn)練波段的活動， 還能顯著增強持續(xù)性注意[20-21，42-43]。 而Jurewicz 等[23]以beta2 為訓(xùn)練特征，在經(jīng)過16 次的神經(jīng)反饋訓(xùn)練之后發(fā)現(xiàn)beta2 并無顯著變化，說明被試并沒有學(xué)會調(diào)節(jié)所訓(xùn)練的EEG特征，因而被試的注意力沒有得到顯著的改變。 由于beta2 神經(jīng)反饋訓(xùn)練的文獻較少，未來仍需要加強對該方面的研究[23]。

表2 Beta 神經(jīng)反饋訓(xùn)練實驗研究相關(guān)信息Tab.2 The study of the beta neurofeedback training

需要注意的是，在神經(jīng)反饋訓(xùn)練中，除了選擇有效的訓(xùn)練特征，還應(yīng)該制定嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計。 例如，雖然Egner 等[21]發(fā)現(xiàn)beta1 的增強與持續(xù)性操作任務(wù)(continuous performance task，CPT)中的誤報率下降成反比、與P300 波幅上升呈正比，但該研究缺乏控制組。 后續(xù)研究[42]增加了行為訓(xùn)練組作為控制組，同樣發(fā)現(xiàn)beta1 的增強會導(dǎo)致反應(yīng)時的降低以及P300 波幅的上升。 控制組的設(shè)置排除了注意力測試任務(wù)的練習(xí)效應(yīng)與神經(jīng)反饋可能存在的安慰劑效應(yīng)，使得實驗結(jié)果更加準確。

1.4 比率類神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用

除了對某個頻段進行單獨訓(xùn)練外，還可以同時進行兩個頻段的訓(xùn)練，其中常用的有beta/theta 和SMR/theta 功率比值增強的訓(xùn)練。 Beta/theta 增強訓(xùn)練對減少ADHD 注意力不集中、多動、沖動等臨床癥狀和提高認知能力均有積極作用[21，44-45]。 雖然與ADHD 相比，beta/theta 訓(xùn)練在調(diào)節(jié)健康被試注意力方面的研究較少，但一些結(jié)果已經(jīng)發(fā)表(見表3)。Studer 等[11]對beta/theta 進行訓(xùn)練(該研究所使用的beta 頻段為13 ～20 Hz)，發(fā)現(xiàn)beta/theta 以及行為數(shù)據(jù)在組水平上沒有顯著變化。 但是，在區(qū)分學(xué)習(xí)者和非學(xué)習(xí)者之后，成功學(xué)習(xí)者在訓(xùn)練后beta 功率上升，theta 功率下降，P3 波幅顯著增加，ANT 范式中反應(yīng)時降低，注意力提升。 未來的研究需要考慮EEG 學(xué)習(xí)效果的個體差異性及其對注意力調(diào)節(jié)的影響。

雖然已有文獻證明SMR 神經(jīng)反饋對注意力的調(diào)節(jié)作用，但是神經(jīng)反饋訓(xùn)練在增強SMR 功率的同時也導(dǎo)致了theta 波幅的改變[48]。 在臨床研究中，研究者也常將SMR 和theta 之間的比率作為一種神經(jīng)反饋調(diào)節(jié)的方式，目的在于增強SMR 的同時降低theta。 研究也發(fā)現(xiàn)SMR/theta 神經(jīng)反饋訓(xùn)練不僅對ADHD 的注意缺陷有干預(yù)作用，對健康成人的持續(xù)性注意力和選擇性注意力也均有改善作用[46，48]。表3 顯示，Gadea 等[46]在單次神經(jīng)反饋訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)實驗組SMR 得到增強，theta 得到抑制；在神經(jīng)反饋前后利用雙耳分聽實驗(Dichotic listening test，DLT)進行注意力測試，結(jié)果顯示實驗組的左側(cè)耳擊中率提高，與神經(jīng)反饋訓(xùn)練組的SMR 波幅的提高呈正相關(guān)。 另有Gon?alves 等[47]研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過單次的神經(jīng)反饋訓(xùn)練后SMR 和theta 均得到顯著提升(即與訓(xùn)練目的不一致)，ANT 警覺、定向以及執(zhí)行控制得分并無顯著變化。 對EEG 變化和行為變化的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，theta 波幅的增加與注意力任務(wù)中利用方向線索的困難程度有關(guān)，即theta 功率的增加會抑制注意力加工。

表3 比率神經(jīng)反饋訓(xùn)練實驗研究相關(guān)信息Tab.3 The study of the ratio neurofeedback training

對以上兩個研究的結(jié)果差異分析，認為有3 個可能的原因:其一，SMR/theta 訓(xùn)練引起的EEG 結(jié)果不同，Gadea 等[46]發(fā)現(xiàn)在增加SMR 的同時，theta 得到抑制，而Gon?alves 等[47]發(fā)現(xiàn)theta 波幅有所上升；其二，訓(xùn)練位置不同，與Cz 位置相比，C3 或者C4 位置在研究注意力的偏側(cè)化效應(yīng)中更為合適[47]；其三，注意力測量方式不同，與ANT 相比，雙耳分聽實驗側(cè)重于測量注意沖突。 因此，未來需要更多的實驗研究論證SMR/theta 訓(xùn)練對健康被試注意力的調(diào)節(jié)作用。

2 影響神經(jīng)反饋調(diào)節(jié)注意力訓(xùn)練效果評估的若干因素

上述研究主要關(guān)注theta、alpha、beta 以及兩頻段功率比這幾個訓(xùn)練特征，以此來分析神經(jīng)反饋調(diào)節(jié)健康個體注意力的研究方案和結(jié)果。 其中，theta增強訓(xùn)練可以增強注意控制網(wǎng)絡(luò)[22]；alpha 偏側(cè)化訓(xùn)練可以提升對側(cè)視覺空間注意力[24，37]；alpha 抑制訓(xùn)練可以增強注意抑制控制和持續(xù)性注意[3]；SMR 或beta1 可以增強持續(xù)性注意[20-21，42-43]。 但本文發(fā)現(xiàn)，alpha 增強訓(xùn)練以及兩頻段功率比的訓(xùn)練對注意力的作用并無一致結(jié)論，因此認為除了訓(xùn)練特征的影響外，神經(jīng)反饋訓(xùn)練的效果也可能會受其他不同因素的影響。 下面將從注意力測量范式、學(xué)習(xí)者和非學(xué)習(xí)者的劃分、實驗設(shè)計類型和是否進行追蹤實驗這四個方面討論分析。

2.1 注意力測量范式的影響

2.2 學(xué)習(xí)者和非學(xué)習(xí)者劃分的影響

神經(jīng)反饋訓(xùn)練需要被試主動的對大腦進行自我調(diào)節(jié)，EEG 活動調(diào)節(jié)的有效性與被試的認知策略、動機、情緒等因素有關(guān)[50]。 大部分被試可以有效的調(diào)節(jié)EEG 活動(即這類被試稱為學(xué)習(xí)者)，但是有些被試并不能很好的學(xué)習(xí)操控所反饋的EEG活動(即這類被試稱為非學(xué)習(xí)者)。 這種非學(xué)習(xí)者現(xiàn)象在大量神經(jīng)反饋研究中都有報道，約30%～50%的個體對神經(jīng)反饋無法進行有效的學(xué)習(xí)，非學(xué)習(xí)者通常不能表現(xiàn)出目標行為的改善[51]。 學(xué)習(xí)者和非學(xué)習(xí)者的區(qū)分更有利于探究神經(jīng)反饋訓(xùn)練的特異性和有效性，從而確定神經(jīng)反饋作用的個體差異性并幫助制定個性化的神經(jīng)反饋方案。

2.3 實驗設(shè)計類型的影響

在無控制組設(shè)計的神經(jīng)反饋效果評估中，實際上包含了被試復(fù)雜的心理因素(動機、暗示等)、神經(jīng)反饋訓(xùn)練中的注意力任務(wù)的練習(xí)效應(yīng)、主試的引導(dǎo)作用等多種混合變量因素作用。 因此，為了探討神經(jīng)反饋的真實作用，需要設(shè)置有效的控制組。 控制組通常采用行為訓(xùn)練或虛假神經(jīng)反饋等不同方式。 其中，虛假神經(jīng)反饋訓(xùn)練與真實神經(jīng)反饋訓(xùn)練更加相似，可以排除安慰劑效應(yīng)，實驗數(shù)據(jù)更加能反應(yīng)神經(jīng)反饋訓(xùn)練的特異性作用[52]。 另外，Ros等[53]提出在實驗設(shè)計中需要采用雙盲對照實驗設(shè)計，從而控制諸多的混合變量，有利于評估神經(jīng)反饋訓(xùn)練的特異性和認識其作用機制。

2.4 追蹤實驗設(shè)置的影響

大多數(shù)學(xué)者關(guān)注神經(jīng)反饋訓(xùn)練的即時效果，很少探索神經(jīng)反饋訓(xùn)練效果的時效。 追蹤實驗可以檢驗神經(jīng)反饋訓(xùn)練效果的持續(xù)性， 例如Diaz Hernandez 等[54]在神經(jīng)反饋訓(xùn)練6 個月后進行追蹤實驗，F(xiàn)ielenbach 等[55]在神經(jīng)反饋訓(xùn)練3 周后進行追蹤實驗，通過測量被試的行為數(shù)據(jù)來研究神經(jīng)反饋訓(xùn)練的時效性。 然而，上述用于健康個體注意力增強的所有神經(jīng)反饋研究都沒有進行追蹤實驗，因此無法驗證神經(jīng)反饋訓(xùn)練后被試注意力的提高是否具有持續(xù)性。 未來的研究可以在確定神經(jīng)反饋訓(xùn)練即時有效性的基礎(chǔ)上，通過追蹤實驗的設(shè)置來進一步研究神經(jīng)反饋訓(xùn)練的時效作用。

3 未來發(fā)展方向

以上工作主要采用基于EEG 的神經(jīng)反饋對健康個體注意力的調(diào)節(jié)進行研究，雖然EEG 的時間分辨率較高(毫秒級)，但是其空間分辨率較低(厘米級)。 未來的研究可以嘗試基于以下神經(jīng)反饋方法對健康個體注意力的調(diào)節(jié)作用和機制進行研究。

3.1 基于fNIRS 的神經(jīng)反饋

與EEG 相比，功能近紅外光譜(functional near infrared spectroscopy，fNIRS)是一種主動測量方法，由發(fā)射探頭把近紅外光射入腦組織并由接收探頭收集，通過光強度的變化計算氧合和脫氧血紅蛋白濃度的變化，并從這種代謝活動間接推斷功能神經(jīng)活動，是神經(jīng)科學(xué)和腦機交互中一種相對新的方法[56]。 fNIRS 的一個優(yōu)勢是其能夠容忍被試頭部一定程度的移動，具有良好的生態(tài)效應(yīng)，較適合用于動態(tài)監(jiān)測腦組織的氧合和脫氧血紅蛋白濃度變化信息。 其次，fNIRS 空間定位性(不同于空間分辨率的一個概念)比EEG 電極要好，這是由于NIRS測量的腦區(qū)位于發(fā)射探頭和接收探頭之間的中間位置下方的腦區(qū)[57]。 為此，可以利用這些優(yōu)勢，嘗試基于fNIRS 的神經(jīng)反饋對健康個體注意力的調(diào)節(jié)作用和機制進行研究。

3.2 基于fMRI 的神經(jīng)反饋

與EEG 和fNIRS 不同，功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)具有高的空間分辨率(毫米級)，可以提供關(guān)于大腦代謝的信息，該信息由血氧水平依賴(blood oxygen leveldependent，BOLD)效應(yīng)反映[58]。 fMRI 能夠定位特定感覺、知覺或認知任務(wù)下大腦功能區(qū)的激活分布，目前已被廣泛應(yīng)用于臨床和腦科學(xué)研究中[59-60]。 采用fMRI 方法可以借助其空間分辨率優(yōu)勢，不僅能觀察到皮層的激活程度，也可以探測皮層下結(jié)構(gòu)的激活[61]。 為此，可以利用這些優(yōu)勢，應(yīng)用基于fMRI 的神經(jīng)反饋對健康個體注意力的調(diào)節(jié)作用和機制進行研究[60]。

3.3 基于多模態(tài)融合的神經(jīng)反饋

EEG 成像方法的缺點是空間分辨較低，fMRI 成像方法的缺點是時間分辨率較低(秒級)，而fNIRS的缺點之一是其測量的皮層深度有限(2 ～3 cm)，fNIRS 空間分辨率(厘米級)僅僅比EEG 略好，而時間分辨率(秒級)與fMRI 的相當。 每一種技術(shù)各有優(yōu)缺點，它們的融合不僅僅是時間分辨率和空間分辨率上的優(yōu)勢互補，也是不同信號內(nèi)容的互補(EEG是直接反映神經(jīng)振蕩活動的放電信息，而fMRI 和NIRS 是間接反映大腦活動的腦組織代謝信息)。 目前及將來，多種無創(chuàng)腦成像技術(shù)呈現(xiàn)融合發(fā)展的趨勢[57，62-63]。

同步EEG-fMRI 采集腦信息已是一種相對成熟的技術(shù)[57，62]，可以結(jié)合EEG 的高時間分辨率和fMRI 的高空間分辨率優(yōu)勢，同時把EEG 反映的放電信息和fMRI 反映的腦組織代謝信息相融合。 已有研究顯示，EEG-fMRI 雙模態(tài)融合的神經(jīng)反饋是可行的，能夠?qū)崿F(xiàn)大腦血流動力學(xué)和電生理學(xué)信號的同時調(diào)節(jié)，并對有關(guān)的目標行為產(chǎn)生作用[64-66]。 同步EEG-fNIRS 采集腦信息也是一種相對成熟的技術(shù)[57，63]，可以把時間分辨率高、直接反映神經(jīng)振蕩活動的EEG 信息，與生態(tài)效應(yīng)、空間定位較好的腦組織氧合與脫氧血紅蛋白濃度變化的NIRS 信息相融合。 為此，可以利用多模態(tài)融合的神經(jīng)反饋優(yōu)勢，嘗試其對健康個體注意力的調(diào)節(jié)作用和機制進行研究。

4 結(jié)語

隨著神經(jīng)反饋技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，其對健康個體注意力調(diào)節(jié)作用的研究也逐漸成為一個熱點。通過神經(jīng)反饋對被試EEG 進行調(diào)節(jié)，可以在理解注意力神經(jīng)機制的基礎(chǔ)上，對健康群體進行注意力增強，有助于使其更好的完成工作、學(xué)業(yè)乃至提升生活質(zhì)量。

通過評述面向健康人群注意力增強的神經(jīng)反饋研究，發(fā)現(xiàn)利用神經(jīng)反饋對一些特定的腦波頻段進行調(diào)節(jié)(如SMR、beta1、alpha 和SMR/theta)，可以從不同方面改善注意力。

由于實驗設(shè)計類型、訓(xùn)練方式、注意力的測量范式以及神經(jīng)反饋訓(xùn)練的次數(shù)、訓(xùn)練位置和反饋方式的不同，影響實驗結(jié)果的統(tǒng)一性，因此提示未來研究需更加注意標準化，嚴格遵循Ros 所提出的神經(jīng)反饋的實驗設(shè)計標準[53]，設(shè)置有效的對照組，選擇有效的EEG 和行為數(shù)據(jù)分析模式，確定合適的訓(xùn)練次數(shù)以及訓(xùn)練位置，適度擴大實驗樣本量，更加關(guān)注探討神經(jīng)反饋對注意力不同方面的影響。 此外，推薦嘗試其他的神經(jīng)反饋技術(shù)模式(如基于fNIRS/fMRI/MEG/多模態(tài)融合的神經(jīng)反饋)，多方位探討這些技術(shù)模式對健康個體注意力的調(diào)節(jié)作用和機制。