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2022-01-06
2022-01-06
世界上约有27%的人受到睡眠问题的困扰，据最新《2021年运动与睡眠白皮书》显示，中国当前有超3亿人存在睡眠障碍问题。长年累月的睡眠困扰会对人的身心健康造成负面影响，那么我国迅速发展的脑机接口技术近期对睡眠问题提供了怎样的解决方案呢？
便携小巧的脑机接口设备
在以往医学中，并没有特别方便快捷、好用还便宜的手段来诊断睡眠疾病，已有的医用多导睡眠仪虽是目前睡眠疾病诊断的金判断手段，但因为其连接麻烦影响睡眠、判图复杂诊断效率低的缺点，大部分医生还是依靠主观方式来诊断疾病，因此需要便携小巧的医疗级设备，来帮助越来越多的睡眠障碍患者解决睡眠问题。
图1 多导睡眠仪
2021年6月22日，脑陆科技联合神经调控技术国家工程实验室共同举办了首届“脑科学开放日”，并且脑陆科技联合创始人兼CMO吴寒峰先生于会上正式发布了第三代个人消费级脑机接口产品SleepUp，具体算法和细节并未给出详细信息，但据透露SleepUp仅有38g，基于脑电信号采集技术，融合多模态生物信号采集技术，在机器学习算法支持下为用户提供精准的睡眠管理方案，达到了医疗级精准度的睡眠分期结果。
图2 SleepUp发布现场
同样做到便携小巧的还有云睿智能推出的优梦思UMindSleep额贴式无线脑电睡眠监测设备，能准确采集高精度的脑电、血氧、脉率、体位、体动等多项生命体征参数，自动完成数据采集、上传、分析反馈，为广大亚健康人群及睡眠障碍患者提供实时、连续的睡眠分期监测服务，总体分期准确率达到了83.02%，且是目前世界上通过国际脑电图机标准的体积最小的设备，主机仅重15g。
图3 UMindSleep额贴式无线脑电睡眠监测设备
不同频率声波引导入睡
仅通过脑机设备实时判断睡眠阶段并未对睡眠起到直接的改善作用，还需在了解大脑目前脑电波模式后诱导脑电波模式转变才能达到助眠的效果。已经确定的人的脑电波模式主要都包含在30赫兹（Hz）以下的频率中，有如下四类：
脑电波模式与外界交互频率相关，当外界刺激作用于大脑时，有可能使脑电波频率实现模式的转变，这个过程就叫大脑加载。大脑加载最简单的工具就是声音，然而足以有效刺激大脑的声音频率很低，人们无法听见，因此需要采用双声拍技术（Binaural Beat Technology，BBT），即同时给左耳和右耳分别播放两种频率相近但不相同的声波刺激，两种音调的频率差会被大脑感应到从而进行大脑加载。
SleepUp便基于BBT技术，通过识别人体脑电，根据用户大脑神经信号状态，智能匹配不同频段和能量的声波（白噪声和粉噪声），诱导大脑神经信号由兴奋逐步过渡到平静睡眠状态，优化睡眠结构比例，实现了个性化的助眠干预。睡眠质量差关键诱因有两个，一是入睡困难，二是难以进入深睡，目前SleepUp可将清醒到浅睡的平均用时缩短40%，平均深睡比例提高30%。
总结
与多导睡眠仪相比，SleepUp和UMindSleep更加便携小巧，可多场景应用，为多导睡眠仪的局限性提供了解决方案。与目前市面上流行的手环相比，基于脑机接口的睡眠监测设备可以提供更接近临床睡眠检测的方案。不止于睡眠领域，随着人工智能与脑科学的进一步结合，人工智能发展的未来将是人机协同、人机共生，既不是简单的人类制造、控制、利用机器，更不可能是人工智能取代人类，人机各有所长，互为补充，造福生活中的方方面面。
撰稿人：刘捷
指导老师：潘家辉
参考资料：
