生物反饋

生物反饋是藉助精密的專門工具，去探查和放大人體固有的生理變化過程所產生的各種信息，通過顯示系統，將此種信息轉變為易於為患者理解的信號或讀數，在醫務人員的指導下進行訓練，使病人學會利用發自自身經過處理的信號，有意識地控制體內各種生理、病理過程，促進機能恢復，從而達到治療疾病地目的 ^[1]  。

生物反饋研究，是上世紀60年代由5個人（J.V.Basmajian、J.Kamiya、H.D.Kimmel、N.E.Miller和J.Olds）發起的。倍斯馬吉安（Basmajian）認為：生物反饋是運用儀器（通常用電子儀器）通過視覺或聽覺信號，揭示人體內部正常或異常活動的方法。其目的在於，通過操縱那些在其它情況下意識不到或感覺不到的生理活動，以達到控制機體內部活動的目的。體內的生理活動，比如心臟跳動的快慢，一般是人們意識不到的，也難以隨意使之加快或減慢。如果我們把心臟跳動以一定的聲高來表示，就可以通過使信號變大或變小，來達到使心率加快或減慢的目的。通過這種方法，可以對心動過速或心動過緩進行治療。這就是人們通常所説的生物反饋。根據生物所起的作用是正向的（積極的或陽性的）還是負向的（消極的或陰性的），可以把它分為正反饋和負反饋；根據反饋環節中是否有外感受器的參與，又可把它分為內反饋和外反饋。

生物反饋的研究，既有理論意義又有實用價值：它打破了傳統的學習理論認為植物性神經系統所支配的器官不能進行學習、不能隨意控制的老框框，開闢了“內臟學習”的新領域；通過生物反饋訓練，可以改變有機體的內環境，改變神經、循環、呼吸、消化等系統的工作狀態，因此為治療多種疾患提供了新手段。生物反饋研究的早期，學者們對腦電α、腦電θ和感覺運動節律的反饋訓練進行了大量研究，又研究了心率反饋、血壓反饋、皮温反饋、皮電反饋、肌電反饋等，以及它們在臨牀上的實際應用。其中以肌電反饋應用最廣。

生物反饋與於自生訓練相比較，由於有信號的支持，簡便易行，易於掌握。但由於需要被試不斷對信號加以注意，對某些反饋訓練，比如肌肉放鬆訓練、皮膚升温訓練，心率減慢訓練等，又有不利影響，有礙這些訓練的深入進展。雖然生物反饋作為一種治療手段對某些疾病具有良好的效果，但它不是“萬應靈藥”。

開環/閉環(open/close loop)

在控制系統中，輸出部分不再向輸入部分提供信息的控制系統，稱為開環控制系統；輸出部分能夠向輸入部分提供反饋信息的控制系統，稱為閉環控制系統。

就人來説，機體所發生的反射有些是屬於開環的，比如膝跳反射，當膝腱受到刺激後，股四頭肌收縮，小腿上踢，反射到此終止。有些反射屬於閉環，比如肺牽張反射，當吸氣達到一定程度時，分佈在支氣管和細支氣管上的牽張感受器受到刺激，發放興奮衝動傳入延腦，抑制吸氣中樞的活動，使吸氣終止，發生呼氣。呼氣時，肺縮小，對牽張感受器的刺激減弱，傳入衝動減少，解除對吸氣中樞的抑制，吸氣中樞再次興奮。

正/負反饋(active/negative feedback)

是指使原來進行着的生理過程加強或減弱的反饋。在電壓反饋線路中，如果反饋電壓與輸入電壓在相位上是一致的，其結果起加強作用，稱為正反饋。人體內也有類似的情況。當膀胱排尿時，尿液刺激了膀胱壁和尿道內感受壓力的裝置，通過反射，中樞發出的神經衝動使膀胱逼尿肌收縮加強。這時尿液排出加快，對膀胱壁和尿道內感受壓力的裝置所產生的刺激也隨之加強，使排尿過程越來越強。這就是體內出現的正反饋現象。

當人們由於活動增加、情緒波動等原因而使血壓暫時升高，這時主動脈弓區的感受器因壓力的改變而產生更多的傳入衝動。通過反射，中樞發出“指令”使心臟收縮減弱及部分血管擴張，使原來上升的血壓受到限制，起到穩定血壓的作用。當原來升高了的血壓逐漸下降時，減弱了對感受器的刺激，向中樞發出的衝動相對減弱，中樞發出的"減壓指令"也相應減少，血壓便穩定下來。這就是負反饋現象。

內/外反饋(internal/external feedback)

反饋環路中包括外感受器（如視覺、聽覺等）在內的反饋，叫做外反饋。比如，對被試進行降低血壓的訓練時，需要把血壓升降的情況，通過視覺或聽覺通道反饋給被試，這種反饋需要外感受器的參與，就屬於外反饋。相反，不需要外感受器參與，在體內完成的反饋，稱為內反饋。比如肺牽張反射（見開/閉環）就屬於內反饋。（ 閻克樂）

前饋（feedforward）

是與反饋相對而言的，反饋是指後出現的活動反過來作用於先前發生的活動，而前饋是指前面發生的活動對後序發生的活動的影響。

控制論中的前饋控制，指的是一種過程控制。也就是説，在過程的輸入端探測後序過程中所發生的變化，並與預定的指令進行比較，如果有所偏離，則在輸出端受到影響之前就發出指令，對這種偏離加以較正，保證原先發出的指令得以準確的實現。前饋又指的是一種接受多方面信息輸入的平衡系統。高一級的系統不必等待子系統的反饋，即可改變後者的輸出信息。人類的高級心理活動大多是根據前饋原理進行的，人們的學習不必對每件事情均通過嘗試錯誤，而是通過把當前情景與過去已經儲存在高級神經系統中的信息加以比較，直接做出恰當的反應。

生物反饋訓練的最終目的，就是要通過反饋實現前饋。這樣才能對植物性神經系統所支配的器官行使隨意控制。

假反饋(pseudofeedback)

為了檢驗反饋的效果或者為了達到特殊的實驗目的，主試所提供給被試的反饋信息，不是被試當時真實反應的情況，而是他人的反應情況或者是他本人以前所做出的反應，這種作法稱為假反饋。在α反饋訓練中，為了檢驗“期望”這一主觀因素是否會影響α波產生的多少，研究者們就採用了假反饋的方法：“期望”獲得成功的一組被試所得到的反饋信號，比他們實際上大腦中所產生的α波要多，同時用語言進行鼓勵；而另一組被試所得到的反饋信號，是按正常方法給予的，同時強調產生更多的α波是十分困難的。前一組的反饋就稱為假反饋。

阿爾法體驗(alpha experience)

是指被試腦中出現α波時的主觀感受。在增加腦電α波的實驗研究中，許多被試報告説，他們進入了一種愉快的、鬆弛的安靜狀態，一種失去了身體和時間知覺的狀態，一種思想和自我均空乏的狀態，一種普遍的心理平衡狀態。被試還報告説，當處於這種狀態時，對外界事物想得很少，很少想到實驗是怎樣進行的，也很少想到自己在做什麼。

最初，一些研究者認為，α體驗與被試腦電α波的多少有關，後來的研究證明，二者之間沒有必然聯繫。研究者們又進一步查明，α體驗是與一定的社會心理變量（比如暗示、期望和被試所體驗到的成功程度等）密切相關的。α體驗與中國練氣功者所説的進入"氣功態"或"得氣"頗為類似，某些人認為，"氣感" 越強，氣功治病的效果越好，這種看法是缺乏科學根據的。（閻克樂）

腦電α反饋(EEGαfeedback)

是指把腦電活動中8-13赫茲的成分反饋給被試的一種方法。具體做法有：①要求被試猜測自己頭腦中是否出現了α波；②利用被試產生的腦電α波控制速示器呈現閃光或圖片進行反饋；③利用被試腦中所產生的α波控制聲音進行反饋。

早期研究者們以為可以訓練被試，隨意地使其腦電α波增加或減少，後來才知道通過訓練只不過是學會了一些方法，去除了抑制α節律的那些因素，產生比基線水平更大的腦電α密度。人們希望通過訓練使被試頭腦中α波增多，從而使被試的注意及記憶狀況得到改善，研究結果未能令人信服地證實這種設想。

腦電θ反饋(EEG theta feedback)

指的是將4-6赫茲的腦電信號通過視聽方式反饋給被試，以達到增加或減少θ活動的一種反饋方法。其具體做法是：當在一段時間裏θ波出現的平均數比以前減少或保持不變時，如果此時正在訓練被試使θ波增加，就使聲音（比如400赫茲）響得比以前更強些，以資鼓勵； 反之，如果正在訓練被試減少θ波,而被試的θ波比前一段時間有所減少或保持不變，就使聲音響一秒種以示強化。通過生物反饋的方法，可以使被試產生較多的θ波，也可以通過相反的訓練抑制θ波的產生。從理論上講可以通過抑制θ波的訓練，提高被試覺察信號的成績，但由於需要個別進行訓練，且需要複雜的設備和條件，因此它的廣泛運用受到限制。也有的實驗證明，被試在實驗室訓練有成效，而實際工作成績不一定高。所以，腦電θ反饋研究的理論意義大於它的實用價值。

大腦皮層慢電位反饋(slow cortical potential feedback)

是將大腦皮層產生的慢電位反饋給被試的一種反饋方法。大腦皮層慢電位反饋的做法是：由頭頂中央（Cz）部位取信號，參考電極置於耳垂，用計算機產生刺激並進行材料收集和計算，用一個在屏幕上橫向移動着的火箭，作為對皮層慢電位的持續性反饋的信號。火箭方向的變化代表皮層慢電位相對於測量以前的基線水平所發生的變化。從頭皮表面所紀錄到的慢電位的轉變過程，被看作是對紀錄電極所在部位之下、大腦皮層所發生興奮性的調整過程。健康人受到刺激之後，大腦皮層的慢電位在300-500耗秒內會恢復到基線水平。精神分裂症和快感缺乏的患者，他們調節大腦皮層興奮性的能力受到了損害，他們的大腦皮層能產生負電位，但不能在頭幾次訓練中改變這種電位。採用生物反饋和操作條件反射的方法，通過訓練可以使精神分裂者的皮層慢電位發生變化。

腦電感覺運動節律訓練(EEG sensorimotor rhythm training)

在對動物腦電進行研究中發現，當貓學習對運動進行抑制時，在它的感覺運動區的皮層上，可以記錄到12--15赫茲的正弦節律，因為這種活動發生在大腦皮層的感覺運動區，所以取名為感覺運動節律（SMR）。感覺運動節律的出現，不管是在睡眠還是在清醒狀態，都是與缺乏運動密切聯繫在一起的，為此，研究者們採用生物反饋的方法，增加患者的感覺運動節律，以此治療癲癇。但由於這種治療方法需要複雜的設備和較長時間的訓練，因此也未得到廣泛應用。

肌電反饋(EMG feedback)

是指把微弱的肌電信號加以放大，以聲或光的形式反饋給被試，被試根據這種反饋信號操縱肌肉活動，從而使肌肉放鬆或增強的一種反饋方式。肌電反饋可分為三種情況：一種是將少數肌纖維的電位變化反饋給被試。這種反饋是利用插入肌肉的針電極進行的。這種反饋方法的優點是，可以使被試在短短的幾分鐘內增加其肌電電位，其缺點是效果不鞏固； 第二種情況是，利用表面電極對肌肉舒縮情況進行反饋訓練，目的是使肌肉放鬆，或使肌肉收縮力量增加；第三種是位置反饋（position feedback）通過這種反饋訓練可以使被試學會對身體的某一部分進行控制，使其保持某種位置，或者使肌肉運動更為協調、準確。電極的安放根據需要而定，當利用表面電極進行進行放鬆訓練時，通常把兩個取信號的電極安放在眉弓上方兩釐米處正對兩個瞳孔，參考電極置於上述兩電極之間；當對某一塊肌肉進行反饋訓練時，如果使用的是針電極，那麼電極應插在這塊肌肉上。如果使用的是表面電極，兩個電極在皮膚表面的位置，應當正對着欲受訓練肌肉的肌腹部位。通常用聲音作為肌電反饋的信號，當肌電水平上升（肌肉緊張度增加）達到某一預定值時，就可聽到聲音（或使原有的聲音消失），隨着肌肉緊張程度的增加，聲音響度越來越大（或音調越來越高），反之亦然。

肌電反饋的用途是：幫助病人（或被試）進行放鬆訓練，降低他們的喚醒水平，作為治療多種心因性疾患的輔助手段，幫助病人恢復某一部分肌肉的力量（比如面部或其它麻痹了的肌肉），從而達到治療疾病的目的。

單一運動單位的控制(single motor unit control)

骨骼肌是受脊髓前角運動神經元支配的，單個脊髓前角細胞及其傳出神經所支配的所有肌纖維，總稱為運動單位。實驗研究表明，採用生物反饋的方法對這種運動單位進行控制，是很容易做到的，只須5分鐘左右的時間，就可以使原來基本失去控制的運動單位，重新隨意地使活動加強。需要説明的是，這種重新獲得的控制消失得很快，而且單個運動單位的控制，並不等於複雜運動功能的恢復。因此，不能據此得出“運動功能易於恢復”的結論。

皮電反饋(GSR feedback)

是指將被試的皮電活動呈現給他本人的一種反饋方法。一般認為，皮膚電活動是由汗腺活動產生的，所以又稱汗腺電位。測量皮膚電活動有兩種方法：一種是費利（Charles Fere）的藉助於外加電源的方法，這種方法所測得的是兩個電極之間皮膚電阻（計量單位是歐姆或其倒數姆歐）的變化，常用EDR（F）表示；另一種是塔爾察諾夫（J.Tarchanoff）的方法，這種方法所測量的是皮膚的電位（計量單位是耗伏級電壓）變化，用EDR（T）表示。反饋的方法也相應的有兩種，一種反映的是被試皮膚電阻水平和電阻反應方面的變化，另一種反映的是電位水平和電位反應，利用八道記錄儀的熒光屏進行反饋是簡便易行的方法。室温在20度以下，不適宜進行皮電反饋訓練。皮電反饋常用來降低人的喚醒水平，促進放鬆，或作為治療心理疾患的輔助手段。

皮膚温度反饋(thermal feedback)

是指把被試的皮膚温度變化呈現給被試，被試操縱所知覺到的温度變化，從而改變自己身體某一部分温度的一種反饋方法。皮温反饋儀的主要的組成部分及其功能是： 由傳感器（熱敏電阻）將温度變化變成電信號，經放大器放大，最後以數字或曲線的形式將這種變化呈現給被試。被試訓練前的皮膚温度越低，訓練所可能上升的温度越高，反之則低，這種情況稱為初始律。被試心情平靜、肌肉放鬆有助於使皮膚温度更快更穩定地上升，被試越是急於使皮膚温度升高，效果越不理想。在使手指温度升高的反饋訓練中，前15分鐘可以使皮温逐漸上升，之後往往會出現下降現象。訓練被試升高其手指温度常用來治療頭痛特別是偏頭痛，還用來治療因血管舒縮障礙而產生的其它疾患，如雷諾氏病。

血壓反饋(blood pressure feedback)

是指通過儀器把被試的血壓變化呈獻給本人的一種反饋方法,其目的是使被試學習對自己的血壓變化進行控制，從而使血壓穩定在一定的水平上。血壓反饋的具體做法有： 動脈插管法（只適用於動物），特爾斯基（B.Tursky）法和脈搏波速度法。Tursky等人所採用的方法是，把一個微音器放在肘窩處的動脈上代替聽診器，並以可充氣的袖帶加以固定。當血液流過動脈時，便會振動微音器，經放大後推動揚聲器發出聲響，這種聲音叫做Korotkoff聲（Ks）。心臟跳動時，如果50%的心博伴有Ks聲，這時袖帶壓就等於平均收縮壓。如果25-75%的心搏伴有Ks聲，則袖帶壓就比平均收縮壓高或低2毫米汞柱。為了更好地使被試的血壓朝着實驗者所期望的方向發生變化，作為反饋信號的血壓數值是經過這樣的處理呈現給被試的：如果在一分鐘的測試中，被試所出現的Ks等於或高於75%，那麼在下一次測試中，穩定的袖口壓就升高2毫米汞柱； 相反，如果低於25%，就使袖口壓降低2毫米汞柱。為了使被試獲得直觀的反饋信號，可以在被試面前呈現紅、綠、黃三種光，分別給被試三種不同的提示： 收縮壓在下降、上升、符合要求。

脈搏波速度法是以脈搏波傳導時間的長短作為血壓高低的模擬量進行反饋的一種方法。脈搏波的傳導時間是指心電圖中的R波與脈搏波起始點之間的那段時間而言的。反饋的方法是把脈搏波傳導時間以一條橫線顯示在熒光屏上，橫線加長表示血壓下降，變短表示血壓上升。該方法雖可使被試直觀及時地得到反饋，但不知道血壓的絕對值。血壓反饋對於初期原發性高血壓，具有一定的治療效果。

脈搏血容反饋(blood volume pulse feedback)

心臟收縮時，體表的毛細血管便充盈起來，這時其透光率增加，心臟舒張期間，體表毛細血管處於相對收縮狀態，透光性能降低。脈搏血容反饋是基於這種情況進行的。該反饋的傳感器是由發光的電珠和光敏電阻組成的，電珠發出的光穿過體表組織，再作用於光敏電阻。由於心臟收縮和舒張期間體表組織透光情況不同，在熒光屏上會出現隨脈搏而起伏、反映末梢血管血液容量變化的曲線（這種方法比過去的體積描記法前進了一步）。由於它所反映的是體表毛細血管中血液充盈的情況，因此可用於進行與體表毛細血管舒縮有關的反饋訓練，同時也可以用於監視心率和心博力量的大小。脈搏血容曲線中的重博波，還可反映出主動脈弓部位彈性的大小，因此可用來粗略地觀察動脈彈性的變化情況。

心率反饋(heart rate feedback)

是指把被試心率變化的情況提供給本人，以便據此改變自己的心率快慢的那種反饋。心率反饋的做法有多種：一是讓被試猜測他的心率快慢，猜對了就予以肯定；第二種做法是，要求被試每當心率加快或減慢時按壓電鍵；第三種是，要求被試根據心率模擬量的大小控制自己的心率。具體做法是：被試注視計算機顯示器的屏幕，每當被試心臟博動一次，屏幕上便自左至右劃出一條橫線，線的長短表示兩次心博的R 波之間的時間長短（以中位數的大小表示）。兩次心博的R波之間的時間越長，屏幕上出現的橫線越長，表示被試的心率越慢，反之亦然。屏幕上還有一條豎立的靶線，要求被試儘量使屏幕上的橫線保持長些，如果被試能成功地使橫線穿過靶線10次以上，那麼在屏幕上就會出現一條新靶線，這條靶線的位置是根據被試以前心率和當前心率的中位數做出來的。新的靶線出現之後，要求被試努力使表示心率快慢的橫線保持得長些。該方法可使被試的心率降低4次/每分鐘，最多者可降低19次/每分鐘。第四種方法是，以被試心率快慢來控制電視機屏幕上圖像的清晰程度。被試看一個預先錄有戲劇的錄像帶,告訴被試説：當實驗者走入這個房間之後，電視機就開始播放，過一會兒（這段時間為10分鐘，用以記錄被試的心率和呼吸的基線水平）電視的圖像和聲音就開始模糊起來，如果你的心臟活動能夠慢下來的話，圖像和聲音又會清楚起來。這台電視機是由計算機控制的，當被試的心率與預定的差距越大時，電視機的圖像和聲音越不清楚，反之，則清楚。無差別時，則無噪音干擾。當被試心率降低達到預定標準時，則再預定一個新標準，繼續使心率降低。實驗結果表明，被試可通過改變其心率從而操縱電視機的圖像和聲音。心率反饋可用以改變患者心臟活動的快慢。

呼吸反饋(respiratory feedback)

是把被試的呼吸情況提供給他本人的一種反饋方法。呼吸反饋可有兩種表現形式：一種是把呼吸曲線呈現給被試，另一種是向被試顯示吸氣量的大小。利用呼吸曲線進行反饋時，拾取信號的方式又有兩種： 一種是把熱敏電阻安放在被試的鼻孔上，另一種是把傳感器（可以是一根充滿導電液的有彈性的管子）綁在胸或腹部，然後將呼吸信號加以放大，通過示波器或描記器呈現給被試，被試可根據曲線調整自己的呼吸。呼吸反饋訓練可以用來治療哮喘。要求患者增加其一秒鐘的的最大用力呼氣量，經過一段時間的訓練之後，可明顯減輕哮喘的發作。呼吸反饋可以用來訓練被試學習腹式或其它方式的呼吸。

吸氣量反饋（inspirometer feedback）

是指被試每次呼吸時，將其所吸入氣體數量的多少呈現給他本人的一種反饋方法。具體做法有兩種：一種是採用吸氣測量計，該測量計的容量為4000毫升，預先為被試預定一個吸氣量，要求被試連續深吸氣三次，如果能達到預定的要求，就將預定的標準提高500毫升，如果被試在三次吸氣中又達到這個新的標準，就再將吸氣量的標準提高一級，直至不能再提高為止。另一種做法見呼吸反饋條目中，利用呼吸曲線進行反饋的第二種做法。吸氣量反饋常常和肌電反饋同時進行，用來增加哮喘病人的吸氣量，克服他們支氣管的痙攣狀態。

肌電生物反饋治療是通過中樞神經系統、內分泌系統、免疫系統的調節，在有意識的主導下，通過運用心理過程來影響生理過程。在放鬆的基礎上訓練控制自身生理活動，調整糾正各種自律性功能紊亂，促使失去平衡狀態的身體恢復到平衡狀態的水平。生物反饋信號本身能十分有效地教你學會怎樣指揮體內的機能活動。當生物反饋信號把你體內正在發生的信息傳送到大腦時，此種無意識的心理過程就會起作用，以改變體內的此機能活動。在此過程中，你的大腦將會對生物反饋信息進行區分和及時作出新的認知評價，然後使信號沿着神經傳送以改變肌肉的緊張水平。一般情況下，皮膚表面電位是與等張肌緊張電位呈平衡關係的，肌肉緊張程度與情緒焦慮程度呈正相關。而前額部的骨骼肌最有代表性，用於放鬆訓練，它可以代表全身肌肉的緊張程度並可很好地監視患者的情緒波動情況，有效地幫助病人放鬆緩解焦慮，達到治療的目的 ^[1]  。

自信心的建立是提高治癒率的基礎。治療過程中，要幫助患者充分認識生物反饋治療的目的，肯定治療效果，一次成功，嚐到甜頭並得以證實，就會促使下次再用，產生良性循環，使患者以良好的心態去接受和配合治療。在患者接受治療時，要根據病情有目的的暗示患者意念集中，方能得到良好的效果。如一個意念集中的患者去學習控制自己的肌肉緊張水平時，其頭腦就從生物反饋信號獲得關於本來感覺不出的肌肉緊張狀態的信息，並利用這些來解除肌肉緊張。此外，注視或傾聽這種生物反饋信號，還能把一個人的注意力從其發生煩惱的問題上引導開去，從而能減輕這種肌肉緊張狀態和經常的警覺狀態，減輕心理壓力，獲得輕鬆感。可見治療前首先讓患者建立自信心是取得較好療效的前提 ^[1]  。