基于音乐的脑机接口——采访Stefan Ehrlich 和 Kat Agres(上)

音乐可以唤起强烈的情绪并影响人类的行为。我们通过一系列复杂的认知操作来处理音乐。因此，它可以成为了解高级大脑功能的窗口，也可以用作诊断和治疗工具。那么我们如何才能理解音乐唤起情感的方式并将其有效地用于医疗保健技术中呢？

最近，PLOS ONE 推出了一个关于“情感计算和人机交互(AffectiveComputing and Human-Computer Interactions)”的合集，并与慕尼黑工业大学的 Stefan Ehrlich 和新加坡国立大学的 Kat Agres 讨论了他们关于基于音乐的脑机接口情绪调解的论文.

PLOS –在您的论文“A closed-loop, music-basedbrain-computer interface for emotion mediation”中，您提出了一项脑机接口 (BCI) 试点研究，该研究使用自动音乐生成系统来影响用户的情绪状态并允许他们通过他们的情感来调解音乐。您认为您工作的重点是什么？

Stefan Ehrlich – 我们的工作重点是将音乐与医疗保健技术相结合，以调解和强化听众的情绪状态。我们看到的关键点是提供一种新颖的自动音乐生成系统，该系统允许听众通过“情感展示”不断与其互动。该系统将听众与特定情绪状态相对应的大脑活动转化为音乐表现形式，无缝且持续地适应听众当前的情绪状态。当用户在听音乐时，生成的音乐类型会让他们意识到自己当前的情绪状态，这种反馈让他们能够调节或重新控制情绪状态。许多已经提出的神经反馈应用通常只有一维的反馈提供给受试者。例如，屏幕上显示一个悬浮球，要求受试者向上或向下控制它。使用音乐的优势在于，可以将相对复杂的信号（在这种情况下是大脑活动）以多维方式映射到有凝聚力的、看似只有一维的反馈。通过使用音乐的不同特征，例如节奏、速度、节奏的粗糙或和声结构，可以将不同的信息嵌入到单一的有凝聚力的BCI反馈中。

PLOS –在设计这项试点研究时，您是否考虑过任何特定的医疗保健应用？

Kat Agres –我倾向于将音乐视为一种瑞士军刀，其中有许多功能可以派上用场，具体取决于场景或临床人群。例如，它具有社交性，引人入胜，经常唤起个人记忆，并且经常适合有节奏的夹带。正是音乐的这些特性或特征，使其特别适合于医疗保健应用。我们主要关注的是心理健康和情绪健康，以及教人们如何控制自己的情绪。我认为这是这项研究中真正有趣的部分，音乐是听者情绪状态的声音化，通过脑电图描记器来测量。这是为了影响他们的情绪状态，并帮助教会听众如何调解他们的情绪状态，因为他们与音乐系统互动。这种声音化可以向听者展示情感上发生了什么，但它也允许他们通过影响自己的情感状态来调节音乐的声音。音乐是根据大脑活动实时创作的。我们最近在新加坡获得了一笔相当大的资助，用于开发一个整体的 BCI 系统，我们实际上称之为脑-机-脑接口。该项目将涵盖不同方面，例如运动技能、认知和情感。我们已经开始开发自动生成系统的 2.0 版本，我们即将通过对健康成人和抑郁症患者的听力研究对其进行验证。一旦所有这些验证步骤都完成了，我们可以有效地说，该系统足够灵活，可以在抑郁人群中诱发不同的情绪状态，我们将把它应用于正在与抑郁作斗争的中风患者。

PLOS –您认为抑郁和健康人群通过使用该系统影响情绪的能力的主要区别是什么？

Kat Agres——人们听音乐的首要原因是增强或调整他们的情绪状态或情绪。现在有非常重要的文献支持在各种心理健康场景中使用音乐以及在各种心理健康状况中挣扎的人们。我认为，当其他事情对人们没有帮助时，音乐特别适合帮助他们。我们将测试我们的系统的第一批抑郁患者是由许多年轻人组成的，他们实际上是通过他们的音乐来确定自己的身份。基于文学和音乐的独特功能支持，我认为我们有机会接触到这些人，并帮助他们了解如何更好地控制自己的动作状态。在我们的初步研究中，有些人确实掌握了窍门，而有些人则很难弄清楚如何使用这个系统。我想我们会在这群抑郁症患者中发现同样的事情。我对这个系统对这个人群有效持谨慎乐观的态度。

Stefan Ehrlich—当使用这个系统时，不同的精神病学和神经病学人群可能会引发不同的交互模式。这些将引导下一步了解如何修改系统，以便更好地帮助患者。目前，这个系统可以帮助他们了解自己的情绪状态，让我们能够测量不同群体之间的差异。

Kat Agres—关于自动音乐生成系统，我们正在探索的一个有趣的方向是将某人从一个特定(当前)情绪状态带到另一个目标情绪状态的轨迹。比较抑郁症患者和健康成年人在情绪空间的最佳轨迹是否相似将是一件有趣的事情。

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