生物反馈

将生物体的神经和生理状态转变成某种形式的刺激信号再传输给自身的过程。

生物反馈

生物反馈，又称生物回授(biofeedback)，是借助工程技术手段，使人感知自身的某些人体参数的变化信息，并通过心理活动控制与此信息相关的生理活动和状态的方法。应用生物反馈对某些疾病患者进行生物反馈训练(biofeedback training)，可以达到治疗疾病的目的。在一定场合下，生物反馈训练能代替药物有效地缓解和治愈某些由于心理、生理因素引起的，以及其它一些病因不明的机体功能性疾病。对治疗某些用药疗效不明显的疾病，生物反馈训练也能起到一定的治疗效果。此外，生物反馈训练在康复工程及运动心理方面也有重要的应用价值。
生物反馈是近代心理学、生物控制论、神经生理学和工程技术相结合而产生的新课题。二十世纪六十年代初，美国实验心理学家Neal Miller开始进行生物反馈研究，首先提出生物反馈学说，并应用于临床医学。他使用行为塑造法成功地完成了自主神经系统的生物反馈操作条件反射。实验表明，象心率这类自主性功能，可以基于操作条件反射原理，通过对操作给予奖赏或惩罚来随意控制。生物反馈装置 用于进行生物反馈训练的装置称为生物反馈装置。生物反馈装置主要包括生物信号的检测、生物信息的处理和反馈信号的产生三个部分，其结构如图所示。

生物反馈装置结构方框图

(1) 检测部分： 生物反馈装置的生理信号检测部分与一般生理信号测量仪器的输入部分类似，主要是根据系统所测量的物理量的性质和状况设计合理的换能器和输入电路。在生物反馈的研究中，待测量一般可分生物电位、压强、流量、位移(速度、加速度和力)、阻抗、温度、化学浓度及脏体活动速度等种类。在人体进行生物反馈研究的情况下，对换能器以及其安装位置有特殊的要求。对生物信号的预处理主要是滤除待测量频带内的干扰。特别应注意市电的干扰，一般需要专门设计50Hz带阻滤波器。电极或其他换能器的导线应采用屏蔽线，实验尽可能在屏蔽室内进行，输入电路应采用差分输入以提高其共模抑制比。此外，一般测量电路还应有定标电路。
(2)反馈信号的输出： 生理信号的处理变换以及反馈信号的输出形式与该生理信号的性质和如何设计反馈训练有关。反馈信号的输出方式主要是视觉信号输出和听觉信号输出两种，也有两种相结合的输出反馈方式。在输出信息的形式方面可分为连续输出和离散输出。可直接回授该待测量的大小（连续或离散输出），亦可用简单的几种状态来表示生物信号的值，如二进制反馈。
由于生物反馈训练是将操作条件反射原理运用于自主神经系统所控制的内脏活动等生理活动，而自主神经系统的操作条件反射较之随意神经系统更难实现，所以在生物反馈的研究中常用行为塑造技术。行为塑造法是在整个训练过程中，根据该生理状态的基值和训练方向，逐渐增加靶值和基值的相对量，以逐步提高受试者对该生理状态的调节控制能力。依据行为塑造法，常将反馈装置所输出的反馈信号设计成二进制形式，即给系统设置一个靶值，当检测出与某一生理活动有关的待测量大于此靶值时，输出一种信号； 如果待测量小于这个靶值时，不输出这种信息。这种输出信号在整个训练过程中处于通断状态，即二进制状态。受试者被要求努力使输出信号常处于通状态。随着训练效果的增强，靶值在不断地被调大，受试者在新靶值的要求下再努力使输出信号处于通状态以获得逐进的效果。
二进制式反馈或其他简易反馈输出形式一般用在较难实现的生物反馈训练或某些特别需要粗略估计（方向确定）的生物反馈训练。脑电生物反馈训练与受试者的心理状态和情绪紧张程度有很大的关系，故应尽量避免指针式或者精确数字式等连续形式反馈信号输出形式，而采用离散形式、简单、小信息量的信号作为反馈输出信号。肌电、腹压之类的生物反馈训练研究，则一般采用连续方式的、指针式和数字式的信号作为反馈输出，因为这类生理状态和活动与受试者的心理活动联系不大，并且这类反馈训练采用试尝法，需要连续观察有关的生理活动和状态。
如何选择视觉途径或听觉途径进行回授，应根据反馈研究的对象来决定。如脑电反馈研究中的α波频段主要是采用听觉途径在闭眼情况下反馈，亦可采用开眼情况下的听觉反馈和视觉反馈方式； 脑电θ波频段采用闭眼状况下的听觉反馈形式以研究失眠症的治疗方法； 脑电β波反馈采用开眼情况下视觉反馈来研究大脑高级活动。视觉状态下的时间连续、幅值连续的信号，常用表头指针、LED阵列、数码管等来表示。视觉状态下的幅值离散或二进制式反馈等信号则采用改变彩色光等办法来表示。听觉状态下的幅值连续的反馈信号常用音调的高低来表示。听觉状态下的二进制式反馈则可简单地用某一声音的有无表示。
(3) 生物信息处理： 一般生物反馈装置中生物信息处理的形式有滤波（模拟或数字式）、检波、频谱分析、特征提取和其他处理技术，也有采用过零检测以及压控振荡电路等。生理信号的处理和变换部分可用电子技术或计算机技术来实现。简单的信号只要经过预处理之后就可以直接用来控制反馈信号的输出。例如，肌电信号经过滤波、检波后将幅值信息提取出来，再用此控制压控振荡器的输出，使肌电信号的大小交换为频率不同的音调，成为连续的听觉反馈信号，也可用肌电的幅值信息来控制LED阵列，经视觉途径反馈给受试者。在心率反馈控制的研究中，可用过零检测等技术将心率测出，再与给定靶值比较，来控制二进制式反馈信号，或直接将心率乘几十倍，使其频率落入音频范围，将心率变化信息变换为音频信号的变化。复杂的信号则需要采用数字信号处理技术将其中信息提取出来。脑电信号极复杂多变，虽然可简单地在频域上分为几个频段，用滤波器将其各个部分滤出，再控制反馈信号回授给受试者，但这些方法通常带有硬件繁杂、处理不精确等缺点。如用计算机进行频谱分析，再计算各个频段之间的关系，用此信息来控制反馈输出信号，则容易实现，处理精确，具有通用性，在改换反馈频段时只需改调对应的程序，不必重新设计滤波器。
生物反馈的应用 (1)心率反馈：生物反馈训练疗法可用于临床治疗心律失常，如室性早搏、心动过速以及心房颤动和预激综合征等。通过生物反馈训练，预激综合征患者不仅能控制心率，而且能控制交替的两种房室间传导途径——正常途径和附加的Wolff-Parkinsion-Whi-te途径，能够可靠地增加或降低正常传导和异常传导冲动所致的心室肌激动。
(2) 血压与皮温反馈：在血压控制方面，固定压力反馈技术和皮温反馈技术都对高血压有一定疗效。皮温技术还可用于自主神经性肌张力异常、雷诺病及偏头痛的治疗。
(3) 肌电反馈： 利用生物反馈系统较容易实现控制骨胳肌系统的反应。临床上利用肌电反馈来治疗肌收缩性头痛、肺气肿、肌肉瘫痪、痉挛性大脑性瘫痪。中风后垂足以及对由于运动系统病理性改变而丧失的功能，进行机能恢复训练等。肌收缩性头痛是由于面、头皮与颈部肌肉长期持续收缩引起，患者额肌静息时的肌电活动水平高于正常人，传统疗法对此症疗效甚微，而通过反馈训练使患者意识头部肌肉的紧张程度，掌握降低肌张力使头痛缓解的方法则十分有效。肌电反馈疗法还用于治疗痉挛性斜颈、急性感染性多发性神经炎、非特殊性焦虑症、Bell面神经瘫痪症等。肌电反馈训练还在康复工程中起重要作用，如可应用于假肢使用、肢体矫形以及口吃矫正等。
(4) 脑电反馈： 由于脑电活动与人的意识水平和心理活动有直接联系，大脑高级中枢本身的某些电活动(脑电波的频率、振幅、脑低部位某些神经核的电活动等)也能通过反馈训练发生改变，故脑电生物反馈是生物反馈领域内一个引人注目的方面。脑电α波分量与视觉活动有关，也与安静程度及是否定向思考有关，脑电α波分量反馈可用于治疗长期非特殊性焦虑等症。脑电θ波分量与总的觉醒和困倦有关，常出现在入睡阶段，脑电θ波分量反馈可用于治疗失眠症等。感觉运动波(Sensorimotorrhythm)发生在禁止运动响应过程中的感觉运动中枢，可用于治疗癫痫症等。在理论研究方面，脑电反馈技术也具有重要意义，如用高频脑电反馈研究大脑高级活动等。脑电反馈技术还可用于研究中枢神经传导、神经核功能以及脑电的起因等。
虽然生物反馈技术已在临床各科广泛应用，但其中还有许多机制尚未完全明了，较突出的问题有：如何通过心理活动才能较好地实现自身反馈控制； 在生物反馈系统中如何考虑其他因素的影响和相互作用； 用怎样的生理模型和数字模型才能确切地反映生物反馈的全过程； 在脱反馈后如何长期保持训练效果； 生物反馈疗法的适应定和个体特异性的影响等等。随着生物反馈研究的进展，生物反馈方法作为一种自我信息控制疗法，可望在某些场合结合或替代传统的医疗手段。此外，通过对生物反馈机理和模型的研究，可望科学地解释许多目前机制不清的正常或异常生理现象，寻找出尽可能发挥人体潜在功能的途径。

生物反馈biologicalfeedback

关于躯体机能的信息反馈，即使用仪器使人了解通常觉察不到的心理生理过程，例如，肌电变化、皮肤温度、血压、心率的变化，以及皮肤电与脑电波活动的变化等。它是20世纪60年代在实验心理学内兴起的一个新学科和新的医疗技术。这一技术建立在现代先进电子技术的基础上，由高保真电子放大技术与集成电路的出现，使生物反馈仪器日益精密、小型；极微小的生物电变化经放大后也能以视觉和听觉的形式反馈给人们。这一技术还以学习-强化理论为基础，疗效的好坏决定于仪器的质量，也决定于治疗过程中治疗者是否给病人及时强化，并按照“小步子”原则逐步提高阈限指标。生物反馈治疗也是一种自我学习的过程，病人须了解应用这种技术治病的原理，反馈信号的意义，总结成功或失败的经验教训，明确意识到自己是治疗过程的主体与积极参加者。常用的生物反馈仪有：肌电反馈仪、皮温反馈仪、皮肤电反馈仪、心率反馈仪、脑电波反馈仪、血压反馈仪。主要应用于神经精神科疾病、心身疾病、神经-肌肉功能失常、行为问题等。生物反馈技术也应用于教育、体育等领域。生物反馈的理论研究与临床实践成果，为意识对人的身体、特别是对植物性神经系统的控制作用提供了事实依据，也使得这一技术发展为一门值得研究的学科。

生物反馈biofeedback

使用仪器使人了解通常觉察不到的心理生理过程，例如肌电变化、皮肤温度、血压、心率的变化， 以及皮肤电与脑电波活动的变化等。这一技术建立于现代先进电子技术的基础之上， 由于高保真电子放大技术与集成电路的出现，使生物反馈仪器日益精密、小型；极微小的生物电变化经放大后也能以视觉和听觉的形式反馈给人们。这一技术也以学习——强化的理论为基础，疗效的好坏除了决定于仪器的质量，也决定于治疗过程中。治疗者是否给病人及时强化，并按照“小步子”原则逐步提高阈限指标。生物反馈治疗也是一种自我学习的过程，病人须了解应用这种技术治病的原理，反馈信号的意义，总结成功或失败的经验教训，明确意识自己是治疗过程的主体与积极参与者。最常用的生物反馈仪器有肌电反馈仪、皮温反馈仪、皮肤电反馈仪，分别用来监测身体肌肉紧张度、皮肤温度变化、皮肤汗腺变化。脑电图反馈仪、心率反馈仪分别用于监测脑电波和心率变化情况。最新发明的感觉运动节律分析器属于脑电图反馈仪的一种，反映身体肌肉的紧张度，用于治疗癫痫。可以用生物反馈治疗的病症有：紧张性头痛、偏头痛、高血压、失眠、结肠激惹综合征、肌肉痉挛、癫痫、焦虑、恐怖反应、哮喘、磨牙、口吃、雷诺症，等等。生物反馈技术也逐渐用于运动员的心理与动作训练、学生不良行为的矫正。生物反馈的理论研究与临床实践成果，为意识对身体、特别是对自主神经系统的控制作用提供了事实依据，也使这一技术发展为一门值得研究的学科。

生物反馈

行为治疗技术之一。通过仪器让患者了解自身的心理生理过程，并根据学习-强化改变自己生理反应的技术。治疗的关键是行为治疗者对患者进行及时强化，“小步子”提高阈限指标。常用的仪器有肌电反馈仪、皮温反馈仪、皮肤电反馈仪、脑电图反馈仪等。对紧张性头痛、失眠、肌肉痉挛、癫痫等有明显疗效，也用于运动员的心理与动作训练。