人類大約一生的時間都處於睡眠狀態，夜間睡眠對於身體和大腦的恢復相當重要。睡眠不足會影響人的安全和生活品質，例如在白天容易疲勞或嗜睡，此外還會造成其他各種健康問題。大腦過度活躍會導致睡眠困擾，因此透過神經回饋訓練（NFT），幫助使用者學會根據大腦活動即時算出的反饋指示，來控制和調節其大腦活動，將有助於改善失眠。科技部AI創新研究專案計畫支持成功大學梁勝富教授所組成的跨領域團隊，開發應於失眠改善的神經回饋訓練系統iSleep Better，本系統結合穿戴式舒適性大腦訊號感測裝置及AI腦波即時分析軟體及回饋介面，藉由智慧型神經回饋訓練來治療改善慢性失眠。此外，我們也開發了AI睡眠腦波分析軟體，提供準確的睡眠指標以協助睡眠診斷和睡眠改善之客觀評估。目前進行中的臨床研究初步結果顯示，對於患有憂鬱症或焦慮症的慢性失眠症患者，經過NFT六週的神經回饋訓練，顯著改善失眠嚴重程度及入睡困難問題。由於失眠問題與精神健康問題互為因果，改善睡眠品質也有望減緩焦慮憂鬱等精神症狀。本系統的目標是在醫院以及日常生活中幫助有睡眠障礙的人，期望未來將iSleep Better推向市場，以幫助更多的人獲得更好的睡眠。

　　晚上睡覺之前，我們常互道“晚安”以祝對方睡個安穩，做個好夢。早上見面，彼此互道早安，希望經過一夜飽眠，能順利迎接一天的生活。睡眠就如同呼吸的空氣和喝的水一樣重要。一夜好眠對身體和大腦的健康至關重要。但是，並非每個人都能輕易獲得足夠的睡眠。各種研究顯示，全世界大約10％至30％的人口有失眠問題，而大約10％的人患有慢性失眠。同樣在近期台灣的調查結果顯示，高達23.3％的台灣人患有失眠症狀。失眠包含的夜間睡眠障礙和白天作息干擾。失眠包括難以入睡，難以續睡或在清晨太早醒來。由於睡眠不足，它會引起多種白天無法正常作息的症狀，例如疲勞、嗜睡、注意力不集中，錯誤增加或發生事故等。為了獲得更好的睡眠，台灣安眠藥的使用量估計為9.2億顆。處方安眠藥是一種有效的短期治療方法，有助於更容易入睡或持續較長的睡眠時間。但是，安眠藥對患有某些特定疾病的人有使用上的風險，例如肝臟或腎臟疾病，血壓及心臟問題等。安眠藥可能不是最好的長期失眠治療方法，此外也不建議服用超過4週。因此，一種有效的慢性失眠問題治療且又沒有副作用或依賴性的技術迫切需要。

圖1：神經回饋訓練系統架構

　　高壓的生活容易產生憂慮和恐懼，進而導致過度激發（hyperarousal）狀態，也就是身體與大腦持續處在緊繃狀態下，使得想睡但又睡不著。過度激發是現代失眠病因的重要關鍵。許多放鬆技巧，例如呼吸訓練、肌肉放鬆和冥想等，用於減輕壓力，進而希望能改善失眠。為了提供客觀的指引，生物回饋(biofeedback)可以幫助人們透過由血壓，呼吸和心率以及其他反應計算而得的回饋信號了解身體反應，藉以學習或控制這些訊號，達成訓練效果。由於大腦的過度激發導致失眠，因此神經反饋訓練（NFT）幫助使用者根據即時大腦活動計算得出的回饋指示，來控制和調節其大腦活動，調節與平衡中樞神經系統應更能有效改善失眠。在獲得緩解的焦慮或憂鬱症殘餘症狀中，睡眠障礙是主要症狀。睡眠障礙不僅影響認知功能，還會引發焦慮或憂鬱症的復發率。成功大學梁勝富教授所組成的跨領域團隊，在科技部AI創新研究專案計畫的支持下，試圖為慢性失眠，尤其是焦慮或憂鬱症治療亟待解決的殘餘失眠，開發一套智慧型神經回饋訓練和睡眠品質估測系統，本計畫歸屬於科技部補助人工智慧生技醫療創新研究中心（AIBMRC），負責開發應用於智慧醫療與智慧照護的創新AI生醫技術。

圖2：人工智慧失眠改善系統iSleep Better

　　本計畫提出了iSleep Better系統，以期提供一種有效的失眠解決方案，並回應焦慮或憂鬱症患者改善殘餘失眠的未被滿足需求。該技術是由AI專家，神經科學家和臨床睡眠專家共同研發。它是一個AI腦機介面（BCI）系統，可以提供從睡眠監控到睡眠改善的失眠輔助診療功能。iSleep Better系統結合舒適且易於穿戴的大腦活動感測裝置，以及AI即時腦波分析程式(App)，以進行智慧型神經回饋訓練。通過反覆的人機互動，使用者可以學習如何通過特定大腦反應的視覺回饋來學習調整大腦活動。此外本系統也提供AI睡眠腦波判讀系統，以提供失眠診斷所需的準確睡眠指標以及治療後睡眠改善的客觀評估。初步實驗結果顯示，焦慮或焦慮症患者的慢性失眠可以在6週的神經反饋訓練後，顯著降低失眠嚴重程度和睡眠入睡延遲，而且在六個月的追蹤期中，依然有效。與使用者的訪談中發現，由於該設備易於穿戴，與App的互動簡單，並有效的改善睡眠，顯示很高的使用者接受度與使用意願。

　　iSleep Better系統成果也獲得許多肯定。通過科技部台灣科技新創基地(Taiwan Tech Arena)的選拔，在2020年美國消費電子展（CES）參展，也獲得了2020年國家創新獎，並應邀參加2020年台灣醫療科技展。本系統的最終目標是在醫院以及日常生活中使用，幫助患有睡眠障礙的人。冀望在不久的將來讓iSleep Better推向市場，以幫助更多的人睡得更好。