腦機(jī)接口主要是指通過(guò)解讀大腦的腦信號(hào)將內(nèi)部信息轉(zhuǎn)化為外部信息指令的過(guò)程。從1920年德國(guó)發(fā)現(xiàn)腦機(jī)的存在開始，慢慢的就有了現(xiàn)在的發(fā)展。而當(dāng)大模型的發(fā)展與腦機(jī)接口結(jié)合起來(lái)，就有了睡眠醫(yī)學(xué)前沿進(jìn)展。

在第四屆南渡江智慧醫(yī)療與康復(fù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇上， 來(lái)自杭州邁動(dòng)數(shù)康科技有限公司的聯(lián)合創(chuàng)始人趙康卿博士進(jìn)行了分享，他的演講主題是：《腦機(jī)接口和大模型賦能的睡眠醫(yī)學(xué)前沿進(jìn)展》。

當(dāng)前睡眠監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)：準(zhǔn)確性不足，穿戴復(fù)雜

目前，全球有8.52億睡眠障礙的患者，約占總體人口12%，患病率高的是美國(guó)、中國(guó)，中國(guó)約30%的人患有睡眠障礙其實(shí)比這個(gè)還要高，有將近50%的人有睡眠障礙的發(fā)病率。如何利用腦機(jī)接口在睡眠監(jiān)測(cè)和診斷做應(yīng)用的探索？這是一個(gè)研究方向。

睡眠障礙通常發(fā)生于夜間，因此需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)監(jiān)測(cè)。目前臨床上常用的睡眠監(jiān)測(cè)方式主要分為穿戴式與非穿戴式兩大類。

其中，多導(dǎo)睡眠圖（Polysomnography, PSG）是當(dāng)前診斷睡眠障礙的標(biāo)準(zhǔn)，屬于穿戴式設(shè)備，需在夜間進(jìn)行整夜監(jiān)測(cè)。部分高端私立醫(yī)療機(jī)構(gòu)可提供上門PSG服務(wù)，但其核心仍以夜間監(jiān)測(cè)為主。盡管PSG具有較高的準(zhǔn)確性，但其操作復(fù)雜、成本較高，且對(duì)受試者存在一定干擾。

除醫(yī)用PSG外，市面上還存在多種便攜式及消費(fèi)級(jí)穿戴設(shè)備，如智能手環(huán)和智能戒指。智能手環(huán)多采用心肺耦合等技術(shù)進(jìn)行睡眠評(píng)估，但其監(jiān)測(cè)精度有限，準(zhǔn)確率普遍不足50%；智能戒指雖可監(jiān)測(cè)血氧飽和度甚至估算血壓，但在全面評(píng)估睡眠結(jié)構(gòu)方面仍顯不足。此外，部分腦電監(jiān)測(cè)設(shè)備雖能捕捉腦電信號(hào)，卻無(wú)法同步獲取體動(dòng)、呼吸等關(guān)鍵生理參數(shù)。

在非穿戴式監(jiān)測(cè)方面，現(xiàn)有技術(shù)包括：

·將壓力傳感器嵌入床墊或床體，通過(guò)檢測(cè)體動(dòng)和呼吸變化評(píng)估睡眠狀態(tài)；

·利用智能手機(jī)APP放置于枕邊，通過(guò)麥克風(fēng)或加速度傳感器采集呼吸聲或身體微動(dòng)信息；

·采用光學(xué)或生物雷達(dá)技術(shù)，非接觸式監(jiān)測(cè)人體的體動(dòng)、呼吸頻率乃至心率等生理信號(hào)。

然而，上述非穿戴式方法雖具備使用便捷、無(wú)感佩戴等優(yōu)勢(shì)，但在監(jiān)測(cè)精度和臨床適用性方面尚難以與PSG相媲美?？傮w而言，各類睡眠監(jiān)測(cè)手段各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)臨床需求、成本限制及患者依從性等因素綜合選擇。

腦機(jī)接口+多模態(tài)干預(yù)：睡眠治療的新手段

腦機(jī)接口主要的技術(shù)分類有侵入式、非侵入式和半侵入式。目前，主要的腦機(jī)接口應(yīng)用兩大領(lǐng)域，一是解析，二是干預(yù)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在包括馬斯克Neuralink在這方面投入研發(fā)相關(guān)的技術(shù)。

在腦機(jī)接口及相關(guān)神經(jīng)調(diào)控技術(shù)的發(fā)展背景下，睡眠干預(yù)與治療已逐步形成一套多模態(tài)、數(shù)字化的綜合策略。目前較為常見和成熟的技術(shù)手段主要包括以下幾類：

首先，經(jīng)顱磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation, TMS）作為一種非侵入性神經(jīng)調(diào)控方法，已被用于調(diào)節(jié)與睡眠相關(guān)的腦區(qū)活動(dòng)，在改善入睡困難、睡眠維持障礙等方面展現(xiàn)出一定療效。

其次，光刺激與聲刺激作為外部環(huán)境干預(yù)手段，也在臨床和日常應(yīng)用中廣泛使用。其中，光刺激主要通過(guò)調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律發(fā)揮作用，特別適用于時(shí)差調(diào)整或老年群體（如早睡早醒型睡眠節(jié)律紊亂）；但對(duì)于普通失眠患者（如入睡困難或早醒但非節(jié)律問題者），其效果有限。相比之下，聲刺激（如白噪音、自然音效或引導(dǎo)式音頻）更多起到放松身心、引導(dǎo)入眠的作用，可作為失眠治療的輔助手段。

此外，溫度調(diào)節(jié)（如調(diào)控臥室環(huán)境溫度或使用溫控床墊）與振動(dòng)反饋（如通過(guò)輕微震動(dòng)促進(jìn)放松或喚醒）等物理干預(yù)方式，也被納入睡眠輔助治療體系，雖作用相對(duì)溫和，但在提升整體睡眠體驗(yàn)方面具有一定價(jià)值。

上述各類技術(shù)共同構(gòu)成了現(xiàn)代失眠認(rèn)知行為療法（CBT-I）的重要補(bǔ)充，并進(jìn)一步融入失眠數(shù)字療法（Digital Therapeutics for Insomnia）的整體框架中。失眠數(shù)字療法歷經(jīng)多年發(fā)展，已從早期美國(guó)的文字版程序，演進(jìn)為融合視頻、音頻、交互界面乃至全自動(dòng)個(gè)性化干預(yù)的成熟產(chǎn)品。當(dāng)前該領(lǐng)域的核心發(fā)展方向聚焦于個(gè)體化與精細(xì)化——針對(duì)不同人群（如老年人、孕婦、青少年等）開發(fā)適配其生理與心理特征的專屬干預(yù)方案。同時(shí)，隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，AI驅(qū)動(dòng)的智能交互系統(tǒng)正成為推動(dòng)失眠數(shù)字療法向更高層次個(gè)性化、實(shí)時(shí)反饋與動(dòng)態(tài)調(diào)整治療策略邁進(jìn)的關(guān)鍵力量。

結(jié)合腦機(jī)接口理念與多模態(tài)干預(yù)手段的失眠數(shù)字療法，正朝著更精準(zhǔn)、更智能、更人性化的方向持續(xù)演進(jìn)，為睡眠障礙患者提供高效、便捷且可及的非藥物治療選擇。

基于腦機(jī)接口的睡眠監(jiān)測(cè)與閉環(huán)干預(yù)系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface, BCI）技術(shù)的發(fā)展，睡眠調(diào)控正逐步從傳統(tǒng)的被動(dòng)監(jiān)測(cè)邁向主動(dòng)、精準(zhǔn)的閉環(huán)干預(yù)模式。所謂“閉環(huán)干預(yù)”，是指在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)個(gè)體腦電活動(dòng)的基礎(chǔ)上，一旦識(shí)別出特定的神經(jīng)生理信號(hào)（如特定睡眠階段的特征波形），即刻觸發(fā)相應(yīng)的干預(yù)措施，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)睡眠狀態(tài)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。相較于非特異性、廣譜式的干預(yù)手段（如固定時(shí)間給予光或聲刺激），閉環(huán)干預(yù)具有更高的時(shí)序精準(zhǔn)性與個(gè)體適配性，因而展現(xiàn)出更顯著的治療潛力。

閉環(huán)音頻刺激提升慢波睡眠質(zhì)量

研究表明，在非快速眼動(dòng)睡眠第三期（NREM3，即慢波睡眠期）施加粉紅噪音（pink noise）可顯著增強(qiáng)慢波活動(dòng)的幅度與持續(xù)時(shí)間，并提高N3期在整個(gè)睡眠周期中的占比。這一策略對(duì)于因長(zhǎng)期使用鎮(zhèn)靜類藥物而導(dǎo)致慢波睡眠減少的患者尤為有益。

閉環(huán)聽覺刺激縮短入睡潛伏期

不同睡眠階段對(duì)應(yīng)不同的腦電特征：清醒狀態(tài)下以β波為主，放松閉目時(shí)則以α波為主。當(dāng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)到α波出現(xiàn)（提示個(gè)體進(jìn)入入睡前的過(guò)渡狀態(tài)），立即給予特定頻率的聽覺刺激，可有效縮短入睡潛伏期，加速睡眠啟動(dòng)過(guò)程。

閉環(huán)密集型睡眠重復(fù)訓(xùn)練（Sleep Restriction Therapy）

該療法最初需在臨床環(huán)境中實(shí)施，操作復(fù)雜：受試者在入院前一日睡眠時(shí)間被限制在5小時(shí)以內(nèi)，入院后將24小時(shí)劃分為8個(gè)睡眠窗口，由專業(yè)技師通過(guò)多導(dǎo)睡眠圖（PSG）實(shí)時(shí)監(jiān)控腦電，一旦確認(rèn)入睡即喚醒，以重建睡眠效率。若結(jié)合便攜式閉環(huán)BCI系統(tǒng)，可自動(dòng)識(shí)別睡眠起始并觸發(fā)喚醒機(jī)制，大幅降低人力成本，提升治療可及性。

閉環(huán)經(jīng)顱交流電刺激（tACS）增強(qiáng)睡眠相關(guān)記憶鞏固

研究發(fā)現(xiàn)，在NREM2期紡錘波（sleep spindles）出現(xiàn)時(shí)同步施加tACS，可有效增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)記憶的鞏固過(guò)程。該方法依賴于對(duì)紡錘波的高精度實(shí)時(shí)識(shí)別，體現(xiàn)了閉環(huán)調(diào)控在認(rèn)知功能優(yōu)化中的應(yīng)用前景。

閉環(huán)經(jīng)顱磁刺激（TMS）驗(yàn)證慢波對(duì)皮層興奮性的調(diào)控作用

初步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，基于慢波活動(dòng)觸發(fā)的閉環(huán)TMS可調(diào)節(jié)大腦皮層的興奮性狀態(tài)。盡管目前尚未在人體中開展驗(yàn)證，但為未來(lái)探索非侵入性神經(jīng)調(diào)控治療睡眠障礙提供了理論基礎(chǔ)。

新興干預(yù)手段：毫米波照射與夢(mèng)境調(diào)控

動(dòng)物研究進(jìn)一步顯示，毫米波照射可在一定程度上逆轉(zhuǎn)睡眠剝奪所引發(fā)的認(rèn)知功能損傷，但其在人類中的安全性和有效性仍有待驗(yàn)證。更引人注目的是夢(mèng)境調(diào)控領(lǐng)域的突破：2024年，國(guó)外研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了“清醒夢(mèng)”（lucid dreaming）中的雙向信息傳遞——當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)腦電信號(hào)識(shí)別受試者進(jìn)入清醒夢(mèng)狀態(tài)后，外部人員可通過(guò)預(yù)設(shè)信號(hào)（如特定光或聲音）向夢(mèng)中個(gè)體傳遞信息，后者亦能通過(guò)預(yù)設(shè)動(dòng)作（如眼球運(yùn)動(dòng)）反饋回應(yīng)。該成果首次證明人類可能在夢(mèng)境中進(jìn)行有意識(shí)的信息交流。

此外，結(jié)合功能性神經(jīng)影像與腦電解碼技術(shù)，研究者已能初步根據(jù)受試者想象或夢(mèng)境中的視覺內(nèi)容，重建其大致圖像輪廓。此類“夢(mèng)境可視化”技術(shù)雖仍處早期階段，但為未來(lái)實(shí)現(xiàn)夢(mèng)境內(nèi)容的主動(dòng)引導(dǎo)與干預(yù)開辟了新路徑。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前睡眠調(diào)控技術(shù)正朝著高度集成化、微型化、個(gè)性化與實(shí)時(shí)化方向發(fā)展。無(wú)論是監(jiān)測(cè)還是干預(yù)環(huán)節(jié)，均依賴于低延遲、高精度的神經(jīng)信號(hào)處理能力。只有實(shí)現(xiàn)真正的“感知—決策—響應(yīng)”閉環(huán)，才能最大化干預(yù)效果，推動(dòng)睡眠醫(yī)學(xué)從經(jīng)驗(yàn)治療邁向精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控的新范式。

關(guān)于杭州邁動(dòng)數(shù)康科技有限公司

公司成立于2022年，團(tuán)隊(duì)來(lái)自哈佛、北大等知名高校，專注于腦機(jī)接口與大模型基礎(chǔ)研究，自主研發(fā)Aladin大腦健康診療垂直模型，目前產(chǎn)品已打通從多模態(tài)情緒診斷系統(tǒng)、AI智能識(shí)別情緒到具身智能陪伴與數(shù)字化療愈干預(yù)的全周期能力閉環(huán)。公司潛心開發(fā)基于神經(jīng)精神疾病垂直大模型的診療應(yīng)用平臺(tái)，致力于打造全球最大的神經(jīng)精神疾病大模型應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，專注大腦疾病智能化診療、個(gè)性化精準(zhǔn)數(shù)字療法和神經(jīng)調(diào)控產(chǎn)品研發(fā)。公司的業(yè)務(wù)聚焦于睡眠、認(rèn)知行為障礙及成癮等神經(jīng)精神領(lǐng)域，同時(shí)覆蓋神經(jīng)精神疾病從預(yù)防、評(píng)估、治療、到康復(fù)的全病程管理。目前已累計(jì)申請(qǐng)專利100余項(xiàng)，獲授權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)44項(xiàng)，并被認(rèn)定為浙江省科技型中小企業(yè)，入選浙江省“小而強(qiáng)”臨床培育創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。公司作為“中國(guó)睡眠障礙篩查項(xiàng)目唯一指定技術(shù)平臺(tái)”，承擔(dān)國(guó)家級(jí)篩查任務(wù)，并榮獲動(dòng)脈網(wǎng)“數(shù)字療法優(yōu)選案例TOP25”、“春暉杯”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)、2024世界機(jī)器人大賽（BCI腦控賽道）全國(guó)二等獎(jiǎng)，并擔(dān)任中國(guó)醫(yī)藥教育協(xié)會(huì)睡眠醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)副主委單位。