中枢-外周-中枢闭环康复是正解吗

 

HUIYING

CPC闭环康复概述

CPC（中枢-外周-中枢）闭环康复（图1）是一种整合中枢干预（如tDCS、TMS、BCI）与外周干预（如任务导向训练、功能性电刺激）的康复模型，旨在通过双向反馈环路增强脑损伤后神经可塑性与功能恢复。其必要性源于单一干预方式的局限性：中枢干预虽能激活脑区并促进神经重塑，但缺乏外周感觉运动的反馈；外周干预能提供感觉输入但无法直接调控中枢神经活动。CPC闭环通过融合两者形成“信息反馈环”，实现“1+1>2”的协同效应，尤其适用于脑卒中后运动、言语及吞咽功能障碍的康复。实现该模式的关键在于双向信息传递技术（如BCI、神经反馈设备）和个体化干预策略（根据患者脑网络特性动态调整刺激参数）。

 

图1 CPC闭环干预理论与多模态评估机制图

 

闭环康复分为三种模式（图2）

大闭环模式：中枢与外周干预技术结合（如tDCS+任务训练、TMS+外周磁刺激），通过多模态输入输出增强整体功能恢复；

小闭环模式：依赖独立的中枢技术（如BCI、镜像疗法），通过感觉 priming 和系统调节直接连接肢体活动与脑激活；

微小闭环模式：聚焦大脑内部半球内或半球间的神经可塑性调控（如tDCS阴阳极调控半球兴奋性、TMS联合EEG实时反馈）。 三者均以神经可塑性和免疫-神经通讯为基础，但作用尺度与组合方式不同（大闭环整合多系统，小闭环侧重中枢-外周直接耦合，微小闭环专注脑内网络调控）。

 

图2 大、小、微小闭环康复模式示意图

 

 

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CPC闭环康复的神经机制

CPC闭环康复的神经机制是一个多层次的整合系统，其核心在于通过强化神经可塑性和调控神经免疫网络来实现功能恢复。中枢干预（如tDCS、TMS）直接作用于大脑，通过调节突触效率、脑能量代谢和神经营养因子表达来促进损伤区域的重塑，而外周干预（如任务导向训练、FES）则通过持续的感觉运动反馈输入，巩固正确的运动模式并诱导突触形成，两者通过闭环设计形成正向反馈，显著放大康复效应（如BCI训练中的Hebbian强化学习）。超越传统的神经可塑性，神经免疫交互是更深层的关键机制：中枢干预可抑制小胶质细胞过度活化、降低促炎因子（IL-1β、TNF-α、IL-6）、提升抗炎因子（IL-10）水平，外周干预（如运动）则能减轻全身及脑内炎症反应。尤为重要的是，这种免疫调控通过肠-脑轴和肺-脑轴等跨器官通路形成一个宏大的全身性闭环系统（图3）：脑损伤后，应激信号通过交感神经等途径导致肠道菌群失调和肺部免疫异常（脑→外周）；随后，肠道来源的炎症细胞和肺部塑造的免疫环境又通过循环和神经途径反作用于大脑，加剧或减轻神经炎症（外周→脑）。因此，CPC闭环康复不仅作用于局部的大脑环路，更通过调控这些中枢-外周器官轴的双向对话，从全身免疫和代谢层面为神经修复创造一个有利的系统性环境。

 

图3 卒中后中枢-外周免疫串扰与多器官轴通讯网络图

 

 

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临床研究：方法与结果

临床研究多采用随机对照试验，评估CPC闭环策略对卒中患者功能恢复的影响。例如：

方法：tDCS结合功能性电刺激（FES）或任务导向训练（TOT），使用Fugl-Meyer评分（FMA-UE）、改良Ashworth量表、脑电图（EEG）和功能磁共振（fMRI）量化效果。

 

 

图4的六个子图（a-f）是各种"常见闭环康复范式"的真实案例照片：

(a) tDCS（中枢干预） + TOT（外周干预:日常生活密切相关的任务训练如拿起物体、操作工具）---> 改善脑卒中后上肢运动功能（如手的抓握、伸展、协调性）和日常生活活动能力（ADL）

(c) TMS（中枢磁刺激） + rPMS（外周磁刺激）--->通过中枢和外周同步进行神经调制，双向调节神经兴奋性，打破痉挛-无力-失用的恶性循环

(d) MI（中枢干预：运动想象） + TOT（外周干预:患者立即进行刚才所想象任务的实际物理练习）--->利用“心理模拟”激活与实际运动相似的大脑网络，为后续的实际运动做好“预演”，提高训练效率。

(e) MT（中枢干预：镜像疗法） + TOT（外周干预:患者通过镜子观察镜中健手运动的视觉反馈指导患侧手）--->利用视觉反馈“欺骗”大脑，让它相信患侧肢体能够正常运动，从而激活患侧大脑半球，抑制异常模式。

(f) BCI（中枢干预：运动想象） + TOT（外周干预：外骨骼）--->建立一条绕过受损神经通路的“人工”神经环路，通过将微弱的、无效的运动意图转化为成功的行为结果，给予大脑极度密集和及时的正向反馈。

结果：

tDCS+FES组FMA-UE评分改善8.53分（假刺激组4.60分），Broetz手功能测试改善11.93分（假刺激组6.33分）；

镜像疗法+TOT组上肢运动能力提升17分（常规康复组8.6分），功能独立性改善17.1分（常规组6.2分）；

BCI训练结合外骨骼反馈显著增强感觉运动节律（ERD强度），运动尝试任务比运动想象任务激活更优的皮层响应。

  这些结果通过神经影像（如DTI显示白质重塑）和电生理（EEG事件相关去同步化）验证，证实CPC闭环在改善运动功能、日常活动及脑网络分离中的有效性。

 

 

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总结

CPC闭环康复通过整合中枢与外周干预，利用神经可塑性与免疫调节机制，显著提升脑损伤后功能恢复效果。其核心优势在于：

个体化调控：基于实时神经反馈动态调整干预参数；

多系统协同：通过肠-脑轴、肺-脑轴等跨器官免疫通讯增强治疗效果；

技术融合：BCI、TUS经颅超声等非侵入技术实现深部脑区精准刺激。 未来需进一步探索免疫环路在闭环中的作用、最佳干预时序及个性化方案制定。

 

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回映产品

产品1：48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备

 

回映电子科技院线级多脑区高精度经颅电刺激设备(MXN-48)是一款可8脑区/8人同步干预的高精度经颅电刺激实验平台。其已突破了Soterix对该技术的垄断(Soterix产品Soterix MXN-33 高精度经颅电刺激系统其之前是市面上唯一款可对不同脑区进行同步精确干预的设备)回映高精度经颅电刺激产品M×N-48其具有48个独立输出通道，每个通道的波形，强度等参数都可以独立设置，可以实现对8个不同脑区的同步干预，不同脑区的相位同步性<0.1°，大大增强了tES的神经调控效果。回映高精度经颅电刺激设备提供了两种不同的操作模式以供研究者选择——基础模式和自由模式。基础模式使用更加方便，设定简单；自由模式则允许导入自定义电流波形，功能更加强大。
回映自研 48通道8脑区同步高精度经颅电刺激设备
适用范围：康复医学：运动功能障碍、语言障碍、认知障碍、吞咽障碍、意识障碍、上肢肌张力障碍、卒中后抑郁、卒中后疼痛等精神病学：抑郁症、焦虑症、强迫症、物质成瘾、创伤后应激障碍﹑精神分裂症等儿童康复：脑瘫、运动功能障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症、阅读障碍、语言发育迟缓等神经病学：睡眠障碍、耳鸣、慢性疼痛、帕金森病、纤维肌痛、慢性疼痛(脊髓损伤下肢)、阿尔茨海默病、单侧忽略﹑偏头痛、神经性疼痛等脑科学研究：记忆、学习、言语等

产品2：手持式高精度经颅电刺激HD-tES设备

 

回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)创新地采用type-C转生物电极的设计使得产品能够非常便捷地被使用。回映便携式高精度经颅电刺激仪(HD-tES)通过多电极配置(1个中心电极和4个返回电极)实现高精度电流聚焦,精准刺激目标脑区。其核心优势在于通过缩小电极尺寸(直径12mm的环形电极)和增加电极数量,显著提升刺激的聚焦性和精准性。
回映HD-tES支持多模式刺激,覆盖多场景需求：HD-tDCS模式：调节皮层兴奋性,适用于中风康复、抑郁症干预等。HD-tACS模式：精准锁定脑电频段(如β-γ频段改善强迫症,4Hz增强工作记忆)适配认知障碍治疗等。HD-tRNS模式：HD-tRNS 对显式和隐式计时任务的影响不同,用于研究大脑的计时机制和时间处理能力等。回映便携式HD-TES设备示意图
回映自研type-C转生物电极示意图
适用范围:神经系统疾病治疗，意识障碍和认知功能调节，康复治疗，运动和认知功能恢复。产品3：便携式TI时域干涉经颅电刺激仪

 

便携式TI时域干涉经颅电刺激仪通过紧密接触于头皮的电极传导两路不同频率的高频脉冲电流(如：2000Hz和2010Hz),高频电流流经大脑表层和深部区域，并在脑深部干涉产生低频包络(如：10Hz),由于大脑神经元对高频(>1000Hz)电刺激不响应，所以位于大脑表层的高频电流并没有对大脑产生刺激效应位于脑深部的低频包络刺激大脑，实现无创地刺激大脑深部而不影响大脑皮层，即无创脑深部电刺激。

回映便携式时域干涉电刺激设备支持传统的tTIS时域干涉电刺激模式（基于正弦波），PWM-TI时域干涉电刺激模式（基于50%占空比方波），burst-TI时域干涉电刺激模式,细分为tTI-iTBS，tTI-cTBS两种模式（基于iTBS，cTBS).

 

适用范围：

能够应用于对老年痴呆、癫痫、帕金森、抑郁症等多种神经系统疾病治疗和神经科学研究的多个领域。

回映便携式TI时域干涉经颅电刺激仪设备示意图产品4：便携式经颅强交流电刺激仪(Hi-tACS)
该设备采用非侵入性的10-30mA刺激电流直接刺激大脑区域，进而刺激大脑深部的神经核团、改变神经递质水平，影响脑电节律、改善脑区间的联络，从而增强脑功能，治愈疾病。
 

回映便携式经颅强交流电刺激仪设备示意图

 

 

 

 

 

 

参考文献

 

 

1. Exploration on neurobiological mechanisms of the central–peripheral–central closed-loop rehabilitation
2. Signaling inflammation across the gut-brain axis.
3. The spleen contributes to stroke-induced neurodegeneration.
4. Neuroplastic changes following brain ischemia and their contribution to stroke recovery: Novel approaches in neurorehabilitation.
5. Extrinsic factors influencing gut microbes, the immediate consequences and restoring eubiosis.
6. Combined effects of cerebellar tDCS and task-oriented circuit training in people with multiple sclerosis: A pilot randomized control trial.