腦機介面把腦袋想的東西連到機器，未來有潛力讓人透過機器做到更多事情，目前則主要運用在疾病的治療與復健。段正仁透過自己研究團隊的經驗，介紹腦機介面應用於腦性麻痺和中風後病人的成效，成果令人振奮。

腦機介面研究流變

 
腦機介面的開發始於美國軍方對受傷軍人的照護，最早只用於全癱病人，且必須透過手術把電極植入腦中，直接擷取腦中訊號。直到2005年，腦機介面研討會（BCI Meeting）開始討論如何擴大腦機介面的效益，才逐漸接受由頭皮表面讀取的腦波訊號，定義了腦機介面的新用途。2018年，美國商務部限制14種關鍵技術由美國輸出，腦機介面就包括其中。雖然目前的應用還未成熟，但已足見腦機介面的潛力和受重視的程度。

用眼打字、想像握拳

 
腦機介面實踐上的第一步，需要找出穩定的腦電圖（EEG）訊號，目前有兩種常用類型，一是穩態視覺誘發電位（SSVEP）：眼睛看著閃爍頻率大於6 赫茲的燈光刺激時，後腦勺的主要視覺皮質區就會反映出刺激燈光的閃爍頻率。若在螢幕上顯示一組鍵盤，每個按鍵格子以不同頻率閃爍，當受試者眼睛盯著某一個格子時，其閃爍頻率就會顯示在視覺皮質區上，藉此可知受試者正盯著哪個格子，作為輔助輸入工具。目前文字輸入速度比賽的最新紀錄已經逼近人手打字速度，接近實用程度了。

 

另一種穩定的EEG特徵是想像動作電位。我們想像右手握拳時，腦左側的運動皮質區會產生變化，想像左手握拳時則表現在腦右側，這和實際上握拳時表現的位置完全相同。分析擷取到的腦波訊號，便可得知受試者腦中是否想像了握拳動作，進而利用該想像動作電位來進行輔助機具的控制。

腦性麻痺和中風後病人的應用

 
段正仁團隊運用想像運動電位控制電動玩具，作為腦性麻痺學童的腦部訓練工具。腦性麻痺患者因為手部肌肉張力太高而無法應用自如，因此希望透過腦機介面遊戲來訓練大腦的控制，進而能夠放鬆手部肌肉張力，讓腦麻病患能夠開始學習簡單的動作控制，希望有朝一日他們能夠自己持餐具進食。過去幾年段正仁團隊也在年底舉辦了六屆的腦機介面輔具電玩大賽，讓腦麻學童透過平常在課堂上訓練，之後參加每年的電動玩具大賽，和沒有腦性麻痺的同儕競技。

 

另一個應用是中風後復健訓練。透過延攬單側中風並已經復健兩年的病患，透過腦機介面控制的復健輔具，當偵測到病患的想像動作電位時，復健機運作6秒(可調整)，過了6秒後病患必須再次想像動作，讓復健機反覆運轉。藉由此反覆訓練，幫助病患逐漸找回大腦主控權。另外，復健機結合了賽車遊戲，成為輔具電玩賽的比賽項目。

 

這些參與復健訓練的中風患者，透過功能性磁振造影觀察，病患在訓練前，相對於健康側手的運動，壞手運動時其運動皮質區的活化情況遠不及健康側手，同時其他不相關的腦區，卻積極的參與活動，整體腦部活動表現相當分散，可知中風後對腦部造成的影響，是原來清楚分工的結構被打散。訓練一個月之後，發現分散的情況逐漸消失，而運動皮質區活動也逐漸集中，顯示大腦結構性的功能分區得到恢復。

展望與提醒

 
由於每位中風病人的中風位置不同，透過與AI結合，可以更有效找出擷取訊號的最佳位置。研究者也希望找到更多穩定可用的腦機介面EEG特徵，能夠進行更多樣的研究和運用。腦機介面專用硬體的進步則能夠將運算簡化、提高速度，使即時性更為提升。

 

最後段正仁也提醒，坊間有一些誇張的腦波運用法，例如利用腦波選咖啡、甚至擇偶，但事實上透過腦波只能得到腦中訊號的1%；研究者盡力開發腦波的用途，但大家也要了解侷限，謹慎使用。