張波，傅賢，吳麗，劉紅英，李又福，張偉勁，李現(xiàn)亮，高慶春

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東廣州510260）

·臨床論著·

生物反饋改變正常人群生理功能的非線性研究*

張波，傅賢，吳麗，劉紅英，李又福，張偉勁，李現(xiàn)亮，高慶春

（廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東廣州510260）

目的借助近似熵（ApEn）和交叉近似熵（Cross-ApEn），研究生物反饋過程中腦電、心電的變化，從而發(fā)現(xiàn)生物反饋對(duì)機(jī)體的治療機(jī)制。方法60例健康受試者納入研究，其中30例為生物反饋實(shí)驗(yàn)組，30例為正常對(duì)照組。以肌電生物反饋?zhàn)鳛榉答伔椒?，同時(shí)記錄腦電和心電的變化，每次生物反饋刺激間隔3 d，作為一個(gè)生物反饋階段，總共7個(gè)階段。采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行近似熵和交叉近似熵的非線性研究。結(jié)果心電方面，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)展，心電ApEn增高。腦電方面，腦電ApEn早期無明顯變化，但在最后2次生物反饋階段可見額葉腦電ApEn升高。當(dāng)綜合分析心電和腦電的關(guān)聯(lián)時(shí)，每個(gè)生物反饋階段的EC值[腦電（EEG）和心電圖（ECG）之間的Cross-ApEn值]均不同程度地升高，在第3和7實(shí)驗(yàn)階段有2個(gè)明顯的高值。結(jié)論該實(shí)驗(yàn)觀察生物反饋過程中2種生理學(xué)指標(biāo)的變化，同時(shí)通過一種新的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)生物反饋能夠同時(shí)影響心電生理和腦電生理系統(tǒng)，使2個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出更加良好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)性和自我組織的整合能力，揭示生物反饋潛在的治療機(jī)制。

生物反饋；人體對(duì)照試驗(yàn)；腦電；心電；近似熵；交叉近似熵

生物反饋是對(duì)某一生理指標(biāo)（比如腦波）產(chǎn)生實(shí)時(shí)反饋的技術(shù)，受試者通過訓(xùn)練，能夠根據(jù)生物反饋的信息來自我調(diào)節(jié)生理指標(biāo)的變化，通過正反饋可控制生理指標(biāo)朝希望的方向發(fā)展。大量的研究均展現(xiàn)生物反饋在臨床治療中的良好效果，因此生物反饋被廣泛運(yùn)用于多種疾病的治療，包括：癲癇、焦慮、失眠、藥物濫用、多動(dòng)癥等[1]，甚至還被運(yùn)用于腦卒中的康復(fù)治療[2]。

生物反饋雖然被廣泛應(yīng)用，但其依靠何種機(jī)制發(fā)揮作用還不甚清楚。既往的研究發(fā)現(xiàn)生物反饋不僅會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能[3]，還能影響其他生理系統(tǒng)[4]。然而，很少有研究同時(shí)觀察生物反饋?zhàn)饔脮r(shí)多種生理系統(tǒng)的變化，本研究希望通過收集不同的生理指標(biāo)[腦電（Electroencephalography，EEG）和心電（Electrocardiogram，ECG）]，觀察這些生理指標(biāo)的各自變化，同時(shí)也探索他們之間是否相互聯(lián)系，以期對(duì)生物反饋的治療機(jī)制有更多的了解。

近年來，近似熵（approximate entropy，ApEn）作為一種新的數(shù)學(xué)方法被運(yùn)用于研究數(shù)據(jù)的規(guī)律，它可明確一種連續(xù)變量處于有序到完全隨機(jī)之間的哪一個(gè)階段[5-6]，在生物體內(nèi)或體外研究中均有被采用[7]。而交叉近似熵（Cross-ApEn）同ApEn非常相似，只是兩者在關(guān)注目標(biāo)上有區(qū)別，前者被應(yīng)用于兩個(gè)序列的研究，而后者用于單一的某一序列。Cross-ApEn可作為評(píng)判兩個(gè)互相聯(lián)系的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)之間的同步性程度的工具[8-10]。

本文通過ApEn和Cross-ApEn來研究生物反饋過程中各個(gè)生理系統(tǒng)內(nèi)部序列的集成程度和系統(tǒng)之間的相互同步性，從而探索生物反饋潛在的新機(jī)制。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象

在廣州醫(yī)科大學(xué)二年級(jí)本科生中，隨機(jī)抽取醫(yī)學(xué)專業(yè)在校大學(xué)生志愿者60例。男性30例，女性30例；年齡19～21歲，平均（19.4±0.9）歲。無重大病史，體格檢查未見異常。心理量表測(cè)定后，隨機(jī)分為生物反饋實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組30例，男性15例，女性15例。對(duì)照組30例，男性15例，女性15例。所有參與者均書面簽署同意書。此研究經(jīng)過廣州醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)審核通過。

1.2生物反饋

由圖1顯示連接相應(yīng)儀器。生物反饋儀顯示肌電大小的視覺信號(hào)和聽覺信號(hào)給受試者。生物機(jī)能試驗(yàn)系統(tǒng)同步記錄肌電信號(hào)和心電、心率信號(hào)。多導(dǎo)生理儀同步采集肌電和心電、心率信號(hào)，輸入腦電圖儀。實(shí)現(xiàn)同步連續(xù)記錄多導(dǎo)生理信號(hào)。見圖1。

圖1 生物反饋同步記錄儀器連接示意圖

1.2.1 反饋儀的調(diào)節(jié)和受試者對(duì)反饋信號(hào)意義的學(xué)習(xí)所有電極安放和信號(hào)連線連接完畢后，設(shè)定預(yù)期降低的肌電值光標(biāo)，靠近代表真實(shí)肌電值光標(biāo)的左側(cè)。囑受試者放松額肌，代表真實(shí)肌電值的光標(biāo)向左跳動(dòng)，當(dāng)位于預(yù)期肌電值光標(biāo)的左側(cè)時(shí)，反饋儀即發(fā)出嘀嘀的信號(hào)聲；囑受試者收縮額肌，真實(shí)肌電值光標(biāo)向右跳動(dòng)，位于預(yù)期肌電值光標(biāo)的右側(cè)，反饋儀則不發(fā)出嘀嘀的信號(hào)聲。受試者通過佩戴的耳機(jī)聽到該信號(hào)聲。告訴受試者，開始反饋訓(xùn)練后，聽到嘀嘀的信號(hào)聲表明降低肌電信號(hào)的方法正確，能夠使肌電顯著降低，即給予降低肌電結(jié)果的獎(jiǎng)賞；聽不到聲音，則說明采用的方法不正確，需要調(diào)整或采取其他的方法。

1.2.2 生物反饋過程受試者完全明白反饋儀的光標(biāo)信號(hào)和聲音信號(hào)的意義后，閉眼安靜，同步記錄腦電、肌電、心電等信號(hào)5 min，作為每次反饋前的基礎(chǔ)值。然后調(diào)節(jié)反饋儀預(yù)期降低肌電值的光標(biāo)，位于真實(shí)肌電值光標(biāo)的左側(cè)，二者間光標(biāo)的距離為真實(shí)肌電值幅度的5％，受試者開始嘗試著努力降低肌電。肌電降低效果良好時(shí)，真實(shí)肌電值光標(biāo)則越過預(yù)期肌電值光標(biāo)，位于其左側(cè)。如持續(xù)5 min，則向左調(diào)預(yù)期肌電值光標(biāo)，使其再次位于真實(shí)肌電值光標(biāo)的左側(cè)，距離為當(dāng)前真實(shí)肌電值的5％。以此類推，直至20 min的生物反饋過程結(jié)束。同步記錄整個(gè)反饋過程中腦電、肌電、心電等信號(hào)。實(shí)驗(yàn)組受試者每3天反饋1次，共反饋7次。對(duì)照組除不進(jìn)行生物反饋外，其余同實(shí)驗(yàn)組。

1.3數(shù)據(jù)離線處理

人工閱讀1遍記錄的所有信號(hào)，排除肉眼可識(shí)別的明顯干擾和偽差。選定每次實(shí)驗(yàn)最后5 min的記錄結(jié)果作為反饋實(shí)驗(yàn)后的數(shù)值。然后，將反饋后5 min的腦電、心電等信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行下列處理。

1.3.1 心電信號(hào)利用生物信號(hào)ApEn分析系統(tǒng)對(duì)反饋后的心電信號(hào)進(jìn)行分析，求出心電信號(hào)反饋前后的ApEn。ApEn分析采用的參數(shù)分別為：m=2，r=0.2 SD，N=5000。具體計(jì)算方法見既往文獻(xiàn)[7]。

1.3.2 腦電信號(hào)①按照表1的頻帶分類標(biāo)準(zhǔn)，利用生物信號(hào)ApEn分析系統(tǒng)，分別對(duì)反饋后的16導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)進(jìn)行ApEn分析，求出各導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)反饋后的ApEn。ApEn分析的參數(shù)分別為：m=2，r=0.2 SD，N=5 000。②利用生物信號(hào)ApEn分析系統(tǒng)，分別對(duì)反饋后的16導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)與心電信號(hào)的Cross-ApEn進(jìn)行分析，求出各導(dǎo)聯(lián)腦電信號(hào)反饋后與心電信號(hào)間的Cross-ApEn。具體計(jì)算方法見既往文獻(xiàn)[9]。Cross-ApEn的分析參數(shù)為：m=2，r=0.2 SD，N=5 000。見表1。

表1 腦電地形圖頻帶分類標(biāo)準(zhǔn)

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1心電測(cè)定結(jié)果

在每次實(shí)驗(yàn)后以及7次試驗(yàn)之間，對(duì)照組心電的ApEn值無明顯變化，而實(shí)驗(yàn)組隨著試驗(yàn)次數(shù)的增加，心電ApEn值增高，第6和7次結(jié)果明顯高于對(duì)照組。見表2。

表2 兩組心電ApEn的變化比較（±s）

表2 兩組心電ApEn的變化比較（±s）

組別第1次實(shí)驗(yàn)第2次實(shí)驗(yàn)第3次實(shí)驗(yàn)第4次實(shí)驗(yàn)第5次實(shí)驗(yàn)第6次實(shí)驗(yàn)第7次實(shí)驗(yàn)對(duì)照組（n=10）0.63±0.10062±0.170.63±0.220.63±0.180.64±0.240.63±0.120.63±0.09實(shí)驗(yàn)組（n=20）0.64±0.100.63±0.180.64±0.250.65±0.270.66±0.150.68±0.110.70±0.10t值-0.445-0.565-0.376-0.437-0.682-10.265-14.443P值＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＞0.05＜0.05＜0.05

2.2腦電測(cè)定結(jié)果

為避免過多的表格，本研究先按照實(shí)驗(yàn)次數(shù)統(tǒng)計(jì)反饋后各導(dǎo)聯(lián)ApEn和Cross-ApEn的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的統(tǒng)計(jì)學(xué)比較，以腦電ApEn、腦電與心電間的Cross-ApEn為橫坐標(biāo)，腦電導(dǎo)聯(lián)為縱坐標(biāo)，按照實(shí)驗(yàn)次數(shù)分別繪制出腦電ApEn和Cross-ApEn變化全腦分布示意圖。

綜合分析這些數(shù)據(jù)可知，在生物反饋組中，大多數(shù)導(dǎo)聯(lián)上腦電圖的ApEn較對(duì)照組升高，雖然在早期生物反饋階段的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但到第6個(gè)生物反饋階段，在右側(cè)大腦半球的額和額極明顯升高，到最后1個(gè)生物反饋階段左側(cè)的額極也開始明顯升高。Cross-ApEn方面，每次生物反饋后，實(shí)驗(yàn)組的EC值均提高，在第3和7個(gè)生物反饋階段出現(xiàn)2個(gè)變化高峰。見圖2。

圖2 腦電ApEn和腦電心電間Cross-ApEn（EC）在7次生物反饋實(shí)驗(yàn)過程中的變化

3 討論

近年來，生物反饋?zhàn)鳛橐环N新的治療手段被廣泛應(yīng)用于多種疾病。除心理疾病，生物反饋還可用于治療多種生理疾病，如高血壓、心律不齊、哮喘、消化道潰瘍等[11-12]。關(guān)于探討其發(fā)揮治療作用的相關(guān)機(jī)制研究往往關(guān)注于生物反饋對(duì)這些生理系統(tǒng)不同指標(biāo)的影響，如心率平均值、心率變異率性等，這些都是簡(jiǎn)單的線性研究。該方法在闡述一些復(fù)雜程度較低的生理問題時(shí)有其合理性，但生物反饋的作用機(jī)制往往涉及到機(jī)體復(fù)雜的整體調(diào)控過程，是受多種神經(jīng)、體液及自身調(diào)節(jié)機(jī)制控制的復(fù)雜系統(tǒng)，這顯然不是由簡(jiǎn)單線性規(guī)律決定的，而是由一定的確定性規(guī)律決定的非線性系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)的是一種混沌控制。因此，應(yīng)用混沌動(dòng)力學(xué)的非線性研究方法來揭示生物反饋的有關(guān)治療機(jī)制，是值得嘗試的一種全新的研究方法[13]。

計(jì)算ApEn是Nature雜志推薦的、權(quán)威的、非偏倚性的非線性關(guān)系的評(píng)價(jià)方法[14]。ApEn是用于評(píng)價(jià)系統(tǒng)復(fù)雜度的非線性動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可用于給出一個(gè)數(shù)據(jù)類型產(chǎn)生新模式的可能性大小[5，7，14]。ApEn增大，表示產(chǎn)生新模式的機(jī)會(huì)增多，數(shù)據(jù)反映的系統(tǒng)復(fù)雜性增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)，對(duì)外界刺激和信息的包容性加大，抗應(yīng)激能力提高，反應(yīng)系統(tǒng)更成熟和健康[7]。如果ApEn降低則提示系統(tǒng)不成熟或處于病理狀態(tài)[15-16]。本研究結(jié)果顯示，隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)組的心電ApEn逐漸增高，最后2次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯著高于對(duì)照組。因此生物反饋使心電的ApEn增高，表明生物反饋能夠增加心動(dòng)周期的動(dòng)態(tài)時(shí)相，提高心血管系統(tǒng)的抗應(yīng)激能力，使心血管系統(tǒng)更加成熟或健康。因此本研究從側(cè)面客觀地證明，生物反饋通過抗應(yīng)激來緩解或治療身心疾病。在改變心電的ApEn方面，本研究還發(fā)現(xiàn)，生物反饋的累積效應(yīng)，在生物反饋實(shí)驗(yàn)最后階段實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

生物反饋可顯著影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，fMRI和PET顯示生物反饋過程中部分腦區(qū)被激活的同時(shí)出現(xiàn)功能改變[17]。有研究也發(fā)現(xiàn)，生物反饋后腦電出現(xiàn)明顯變化[18]，這與研究中采用非線性研究得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。本實(shí)驗(yàn)顯示，第6和7次實(shí)驗(yàn)后雙側(cè)額極和右額導(dǎo)聯(lián)的腦電ApEn明顯高于對(duì)照組。腦電ApEn高低，是產(chǎn)生腦電時(shí)間序列的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性反映，可能是產(chǎn)生腦電信號(hào)的相對(duì)獨(dú)立的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目多少的表示[19]。因此生物反饋使腦電ApEn升高，可以認(rèn)為是腦活動(dòng)的復(fù)雜性增加，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)時(shí)相以及他們之間相互作用的明顯增強(qiáng)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)時(shí)相的增多，不但使其更容易適應(yīng)外界環(huán)境，而且使神經(jīng)元之間更容易相互協(xié)調(diào)，自我組織的整合能力更強(qiáng)[20]。雖然該實(shí)驗(yàn)只是觀察到很少導(dǎo)聯(lián)的腦電信號(hào)曲線的ApEn明顯增高，而且是在最后2次生物反饋階段才出現(xiàn)這種顯著差異，但第7次較第6次增高的范圍有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)，提示如果繼續(xù)增加生物反饋的次數(shù)，這種腦電信號(hào)曲線ApEn明顯增高的現(xiàn)象則會(huì)出現(xiàn)在更多的導(dǎo)聯(lián)中?？赡芟噍^于心電ApEn等指標(biāo)，生物反饋導(dǎo)致腦電ApEn增高需要更多次試驗(yàn)刺激的累積，這有待于今后的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步證實(shí)。

目前，還沒有實(shí)驗(yàn)直接同時(shí)觀察中樞神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)臟系統(tǒng)的變化，并研究他們之間的相關(guān)性，因此很難確定生物反饋對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)的影響是否為其治療軀體疾病的基礎(chǔ)。為解決這一問題，本實(shí)驗(yàn)同時(shí)采集腦電和心電信號(hào)，并運(yùn)用Cross-ApEn來進(jìn)行分析。與ApEn不同的是，Cross-ApEn主用于觀察兩個(gè)明顯不同而又相互聯(lián)系的系統(tǒng)之間同步變化的因果關(guān)系，Cross-ApEn越小兩變量間的關(guān)系越密切，兩變量間的因果關(guān)系越大，反之亦然[9，21-22]。本實(shí)驗(yàn)希望借助于ApEn和Cross-ApEn的幫助，從而進(jìn)一步探索生物反饋的作用機(jī)制。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在生物反饋實(shí)驗(yàn)組，每次實(shí)驗(yàn)后的EC值均出現(xiàn)明顯升高，在第3和7生物反饋階段出現(xiàn)2個(gè)變化高峰。上文已經(jīng)提及，Cross-ApEn增高，表示信號(hào)間的因果關(guān)系變小，在時(shí)間序列上兩信號(hào)的相關(guān)性變小。當(dāng)生物反饋實(shí)驗(yàn)進(jìn)展到第3階段的時(shí)候，生物反饋對(duì)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)之間的關(guān)系產(chǎn)生明顯影響，EC值的升高表示心血管系統(tǒng)的活動(dòng)變得更加獨(dú)立。眾所周知，心理壓力等精神因素是內(nèi)臟疾病的一個(gè)重要危險(xiǎn)因子，比如高血壓、胃潰瘍等。如果生物反饋能夠使腦電和心電活動(dòng)變得相對(duì)獨(dú)立，那么生物反饋可能會(huì)抑制心理壓力等應(yīng)激對(duì)內(nèi)臟系統(tǒng)的不利影響，促進(jìn)這類疾病的改善，而大量的研究也顯示生物反饋的該治療作用[11-12]。這與本實(shí)驗(yàn)觀察到生物反饋升高心電信號(hào)ApEn是一致的，同時(shí)也與其他實(shí)驗(yàn)報(bào)道的生物反饋減小心率變異性相吻合[23]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，生物反饋使心血管系統(tǒng)變得更加健康，對(duì)外界的壓力和應(yīng)激更具抵抗力。

總之，本研究通過ApEn和Cross-ApEn新型的非線性分析方法，揭示生物反饋潛在的治療機(jī)制。雖然該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源于正常人群，而非某一種患者，但其發(fā)現(xiàn)的這種潛在的機(jī)制可以解釋為什么生物反饋可用于多種疾病的治療。實(shí)驗(yàn)中也存在一定的缺陷，沒有選擇某一種疾?。ㄈ缦罎儯┑幕颊邅碜C實(shí)生物反饋確實(shí)能夠阻斷心理應(yīng)激對(duì)胃酸分泌和潰瘍愈合產(chǎn)生的作用。同時(shí)，內(nèi)臟系統(tǒng)的大量重要生理活動(dòng)是受中樞神經(jīng)系統(tǒng)控制，生物反饋應(yīng)該不會(huì)阻斷這種正常的生理調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)觀察到生物反饋后更有規(guī)律的心跳就是很好的證據(jù)，但是生物反饋該差異性調(diào)節(jié)的機(jī)制是什么，還不甚清楚，需要進(jìn)一步的研究來揭示其更深層次的機(jī)制。

[1]WEBER E,K?BERL A,FRANK S,et al.Predicting successful learning of SMR neurofeedback in healthy participants∶methodological considerations[J].Appl Psychophysiol Biofeedback,2011,36(1)∶37-45.

[2]NELSON LA.The role of biofeedback in stroke rehabilitation∶past and future directions[J].Top Stroke Rehabil,2007,14(4)∶59-66.

[3]STERMAN MB,EGNER T.Foundation and practice of neurofeedback for the treatment of epilepsy[J].Appl Psychophysiol Biofeedback,2006,31(1)∶21-35.

[4]PALOMBA D,GHISI M,SCOZZARI S,et al.Biofeedback-assisted cardiovascular control in hypertensives exposed to emotional stress∶a pilot study[J].Appl Psychophysiol Biofeedback,2011,36(3)∶185-192.

[5]PINCUS SM.Approximate entropy as a measure of system complexity[J].Proc Natl Acad Sci,1991,88(6)∶2297-2301.

[6]PAPAIOANNOU TG,VLACHOPOULOS C,IOAKEIMIDIS N,et al.Nonlinear dynamics of blood pressure variability after caffeine consumption[J].Clin Med Res,2006,4(2)∶114-118.

[7]PINCUSSM.Approximateentropyincardiology[J].Herzschr Elektrophys,2000,11(2)∶139-150.

[8]PINCUS SM,PADMANABHAN V,LEMON W,et al.FSH is secreted more irregularly than LH in both human and sheep[J].J Clin Invest,1998,101(6)∶1318-1324.

[9]PINCUS SM,MULLIGAN T,IRANMANESH A,et al.Older males secrete luteinizing hormone(LH)and testosterone more irregularly,and jointly more asynchronously,than younger males[J].Proc Natl Acad Sci,1996,93(24)∶14100-14105.

[10]王庭槐,高慶春,許小洋,等.肌電生物反饋的非線性機(jī)制[J].中國(guó)心理衛(wèi)生雜志,2006,20(2)∶113-117.

[11]LEHRER P,SMETANKIN A,POTAPOVA T.Respiratory sinus arrhythmia biofeedback therapy for asthma∶a report of 20 unmedicated pediatric cases using the Smetankin method[J].Appl Psychophysiol Biofeedback,2000,25(3)∶193-200.

[12]HAN KS.The effect of an integrated stress management program on the psychologic and physiologic stress reactions of peptic ulcer in Korea[J].Int J Nurs Stud,2002,39(5)∶539-548.

[13]王庭槐,耿藝介.混沌動(dòng)力學(xué)非線性分析方法在生物反饋研究中的應(yīng)用[J].自然雜志,2004,26(4)∶223-226.

[14]BUCHMAN TG.The community of self[J].Nature,2002,420(14)∶246-251.

[15]FLEISHER LA,DIPIETRO JA,JOHNSON TRB,et al.Complementary and non-coincident increases in heart rate variability and irregularity during fetal development[J].Clin Sci,1997,92(4)∶345-349.

[16]SCHMIDT HB,WERDAN K,MULLER-WERDAN U.Autonomic dysfunction in the ICU patient[J].Curr Opin Crit Care,2001,7(5)∶314-322.

[17]ROS T,THéBERGE J,FREWEN PA,et al.Mind over chatter∶plastic up-regulation of the fMRI salience network directly after EEG neurofeedback[J].Neuroimage,2013,65(5)∶324-335.

[18]許小洋,凌丹,林桂平,等.肌電生物反饋過程中腦電功率譜的變化[J].中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2010,20(11)∶1647-1651.

[19]黃華品,陳清棠,鄭安.腦電圖功率譜和近似熵在人腦發(fā)育過程的研究[J].卒中與神經(jīng)疾病,2000,7(1)∶4-6.

[20]謝勇,徐健學(xué),楊紅軍,等.皮層腦電時(shí)間序列的相空間重構(gòu)及非線性特征量的提取[J].物理學(xué)報(bào),2002,51(2)∶212-214.

[21]PINCUS SM.Assessing serial irregularity and its implications for health[J].Ann NY Acad Sci,2001,954(12)∶245-267.

[22]CHARMANDARI E,PINCUS SM,MATTHEWS DR,et al.Joint growthhormoneandcortisolspontaneoussecretionismore asynchronous in older females than in their male counterparts[J].J Clin Endocrinol Metab,2001,86(7)∶3393-3399.

[23]夏紅杰,劉靜.生物反饋放松訓(xùn)練對(duì)焦慮狀態(tài)患者心率變異性的影響[J].中國(guó)臨床保健雜志,2012,15(5)∶520-521.

（童穎丹 編輯）

A pilot study on biofeedback changing physiological functions in normal health people by nonlinear analysis*

Bo ZHANG,Xian FU,Li WU,Hong-ying LIU,You-fu LI,Wei-jin ZHANG,Xian-liang LI,Qing-chun GAO
(Department of Neurology,the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University,Guangzhou,Guangdong 510260,P.R.China)

【Objective】To detect the changes of cardiac system during the process of biofeedback via approximate entropy(ApEn)and Cross-ApEn,and to uncover a potential mechanism of biofeedback.【Methods】A total of 60 healthy volunteers were enrolled in this study,and randomly divided into biofeedback group and control group with 30 people in each group.Electromyographic biofeedback was applied as the feedback method,and electrocardiogram(ECG)and electroencephalogram(EEG)were simultaneously recorded.The entire study contained 7 sessions within 21 days.The data were analyzed via ApEn and Cross-ApEn.【Results】As the biofeedback experiment progressed,the ApEn of heart rate and ECG significantly increased in the biofeedback group compared with the control group.However,there was no apparent difference in the ApEn of EEG between the two groups,except that in the last 2 sessions the ApEn of frontal EEG in the biofeedback group was significantly higher than that in the control group.The value of EC(Cross-ApEn between ECG and EEG)in the biofeedback group was significantly higher than that in the control group after biofeedback experiments from session 2 to session 7,and there were 2 climaxes at session 3 and session 7,respectively.【Conclusions】The new methodology adapted for investigation of the mechanisms in electromyographic biofeedback revealed that the biofeedback influences the cardiac electricity and cerebral electricity simultaneously,and improves the anti-stress capability of central nervous system and cardiovascular system throughweakening their connection(based on increased Cross-ApEn).

biofeedback;case-control study;electroencephalogram;electrocardiogram;approximate entropy;Cross-ApEn

R318.5

A

1005-8982（2015）35-0048-05

2015-05-15

國(guó)家自然科學(xué)基金（No：81371573）；廣東省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（No：2012B031800435）

高慶春，E-mail：qcgao@263.net；Tel：020-34153003