生物反馈的原理

生物反馈是人们因收到身体传输的信息而控制自身内部器官活动的过程。自主神经系统所支配的内脏活动信号微弱，一般不易察觉（例如不知道自己此时此刻血压的变化），得不到反馈信息，所以我们不可能了解和控制自己的内脏活动。这个时候我们就需要一种工具，就像如果没有镜子这个工具就无法获得面部信息一样。那么，这面“镜子”是什么呢？这就是生物反馈仪。权威的心理学界给生物反馈仪作了一个描述性定义：“生物反馈是采用一系列的治疗步骤，利用电子仪器，准确测定神经——肌肉和自主神经系统的正常和异常活动状况，并把这些信息有选择地放大成视觉和听觉信号，然后反馈给受试人。专业人员的目的是帮助受试人逐步了解原来并不为他（她）所感知的机体状况的变化过程，通过学习与控制仪器所提供的外部反馈信号，从而学会自我调节内部心理生理变化，达到治疗和预防特别特定疾病的目的。”

从原理上讲，生物反馈基于的是学习理论，这种理论强调了环境对人的重要性，面对环境的影响，通过学习获得和保持这种行为。斯金纳和米勒等实验研究发现经典条件反射，不仅仅对随意肌有效，而且对自主神经系统所控制的内脏功能，如血管、气管肠道平滑肌紧张度，呼吸、脉搏的节律，以至脑电形态和节律同样有效。生物反馈仪器能把我们一般认为不能感知的内脏器官的活动放大成听觉、视觉信号，让我们更直观地察觉内脏器官的机能状态和矫正过程的变化情况。在治疗的过程中我们对好的信号给予强化，对不好的信号给予抑制，从本质上说生物反馈技术是强化学习的过程。

生物反馈仪可以对心理生理过程的信号进行收集。我们每时每刻都在发生着心理和生理变化，生理上变化反映着心理的变化。心理的变化也会影响生理的变化。现在的生物反馈仪可以测量这些变化。一般来说可以测量以下的生理指标。

（1）觉醒的改变，通过皮电反应测量交感神经的变化。当皮肤表面汗腺产生变化，通过生物反馈手部表面的变化，能够得到自身的觉醒系统信息，可以侦测个体是否处于觉醒状态。

（2）肌肉的紧张和放松。肌肉中电活动越多提示肌肉越紧张，但是这种变化比较微小，一般人们常常无法直接感知，当然肌肉紧张变成了肌肉疼痛，人们就能感知到。肌肉的放松也是同样的，难以让人直接感知。生物反馈训练后，人对紧张和放松感知力增强，许多部位的肌电活动，可以用来提示紧张或放松的变化。(https://www.daowen.com)

（3）收集脑电波的信号，传感器能够采集和放大由脑细胞产生的微弱电信号，与肌纤维类似，不同位置的神经元细胞产生不同节律的波形。通常所有的EEG波形在1～40Hz。EEG传感器采集到原始的脑电信号，并转化为数字信号以便进行分析，单位是微伏（μV），波段分类（按频率划分）δ波为0.5～4Hz。成人只有在深度睡眠时，才会出现此波，在深度麻醉缺氧或大脑器质性病变时，也可能出现δ波。此波不作为我们生物反馈治疗使用。人在困倦时，或受到情绪刺激时，如失望或受挫折时，都出现θ波（4～8Hz）。θ、δ波都是高波幅的慢波，对成人而言慢波是大脑处于抑制状态时的电活动。θ波与人的睡眠和创造性思维有关，通过对患者θ波的增强训练，提高θ波在患者脑电总功率中所占比例，可以治疗失眠、睡眠障碍、神经衰弱。多动及注意力缺陷儿童主要抑制此波段。当人处于觉醒状态，但闭目静处不思考问题时，既放松状态，便出现α波（8～12Hz），一睁开眼睛，思考问题时，α波即消失，出现快波，称为α波阻断。SMR波，为感觉运动节律是12～15Hz的脑电波，它与人的肌体自控和调节能力有关，对多动症儿童做SMR节律训练，可以改变其临床症状。

（4）皮温信号。皮温反馈仪是测量并记录局部皮肤温度变化的装置，以皮肤温度作为反馈信号输入反馈仪中并转换成视、听反馈信号，根据反馈信号训练患者学会调控皮肤温度，一般测量手指的温度。其原理是当交感神经兴奋时，皮下血管的平滑肌收缩，局部血流量减少，皮肤温度即下降；相反，当交感神经兴奋性降低时，皮下血管平滑肌松弛，局部血流量增加，皮温升高。因此皮温的高低能反映出情绪的变化，皮温反馈主要用于治疗与皮温有关的疾病，如偏头痛、焦虑等。

（5）血容量搏动（BVP）。BVP传感器发出的红光照射到皮肤表面，可以计算反射红光的大小。反射红光的大小将会随着皮肤血流的变化而变化。每一次心跳，皮肤的血流增加。血流反射红光而吸收其他颜色的光线，就会有更多的红光被反射，在两次心脏搏动的间期，血流减少，更多的红光被吸收。这个指标提示血管的舒缩反应和交感神经的兴奋。BVP信号是一个相对的指标，它没有标准单位。BVP信号软件可以计算心率和搏动间期（IBI），BVP的波幅变化也可以用于评估。BVP传感器可以使用指环或胶带固定在手指的皮肤上，常在放松治疗的时候使用。

我们自己不能察觉很多生理心理上发生的变化，但是通过生物反馈可以逐步察觉这些信号。例如，印度瑜伽修行者可以使自己的两个手掌的温度相差10°C，一只手发红，一只手发青，实际上他们并没有使用生物反馈来了解这些信息，而是通过长期的放松训练，使自己安静下来，最后能够察觉到身体信号的变化。然后控制这些变化。通过生物反馈仪器，我们就同古印度的瑜伽大师一样，自主控制了身体。通过生物反馈可以学会控制肌肉的紧张与放松、心率血压的变化。初次使用生物反馈，来访者对肌肉的紧张与放松，完全没有感觉，不知道如何控制，仪器将肌肉的信号发送到电脑屏幕上，实现视觉化。来访者就可以观察和体会到这种信号，反复练习，就学会了去除肌肉的紧张，也能觉察到自己的状态，最后不用意志控制也能改变肌肉紧张。这就是用生物反馈技术治疗紧张性背痛的例子。生物反馈学习就像投篮球和射击，不断反馈我们投出去的位置，反复练习，这样才可以击中目标。生物反馈是一种非药物的心理生理治疗体系，没有药物的副作用，能够增强自我维护健康的责任，提高心理健康的水平。