撰文 | nagashi 編輯 | 王多魚 排版 | 水成文 

人的智慧，源于大腦。記憶、語(yǔ)言和情緒歸根結(jié)底都源自于大腦的一系列電生理活動(dòng)。作為意識(shí)的載體，大腦使得人類在感知世界的同時(shí)，對(duì)外界的諸事諸物做出即時(shí)性的判斷和反應(yīng)。 但遺憾的是，越精密的系統(tǒng)往往有著越沉重的損傷代價(jià)，而且這種損傷往往更難以修復(fù)。對(duì)于癲癇、精神分裂癥和抑郁癥等精神疾病，目前臨床上的治療手段極為有限，對(duì)不同患者的治療效果也十分不一致。 近日，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬麻省總醫(yī)院的研究人員在 Nature 子刊 Nature Biomedical Engineering 上發(fā)表了題為： Closed-loop enhancement and neural decoding of cognitive control in humans 的研究論文。 在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì) 將人工智能與有針對(duì)性的腦電刺激相結(jié)合，表明精確定向的電刺激可靠地增強(qiáng)與精神疾病相關(guān)的特定人類心理功能，而且大腦膠囊結(jié)構(gòu)中有特定的子部分對(duì)認(rèn)知增強(qiáng)特別有效 。最后，他們證明閉環(huán)算法作為控制器的效果是隨機(jī)刺激的兩倍。 精神疾病是一種不可忽視的疾病，會(huì)對(duì)社會(huì)和家庭造成嚴(yán)重的醫(yī)療負(fù)擔(dān)。臨床研究表明，腦電刺激可以有效地治療精神疾病，但遺憾的是，精神障礙的臨床神經(jīng)刺激試驗(yàn)的結(jié)果好壞參半，這很大程度上得歸因于人類對(duì)大腦回路的認(rèn)知還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)識(shí)別出一個(gè)重要的大腦區(qū)域——內(nèi)囊 （internal capsule） ，它是位于丘腦、尾狀核和豆?fàn)詈酥g的白質(zhì)板。研究人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)精神疾病患者的內(nèi)囊使用微量電刺激，能改善病人的心理功能。 認(rèn)知沖突和控制過(guò)程的綜述及研究現(xiàn)狀 這些發(fā)現(xiàn)來(lái)自于麻省總醫(yī)院對(duì)12名因癲癇癥接受腦部手術(shù)的病人進(jìn)行的一項(xiàng)人體研究。該手術(shù)將數(shù)百個(gè)微小電極放置在患者大腦各處，以記錄其活動(dòng)并識(shí)別癲癇發(fā)作的來(lái)源。有趣的是，此前的研究表明，內(nèi)囊這一大腦區(qū)域負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)認(rèn)知控制，即從一種思維模式或行為轉(zhuǎn)換到另一種行為的過(guò)程，在大多數(shù)精神疾病中這一部分都受到了損害。 該論文的通訊作者 Alik Widge 教授表示：“舉個(gè)例子，比如抑郁癥患者，他們常常無(wú)法擺脫一種‘被困住’的消極想法。如今我們發(fā)現(xiàn)大腦內(nèi)囊在精神疾病中是如此重要，因此，找到一種改善它的方法可能是治療這些疾病的一種強(qiáng)有力的新方法?！? 

深度電極(左)和刺激靶(右)的示意圖 基于此，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種人工智能算法，以便在刺激后跟蹤患者的認(rèn)知控制能力，既可以從他們的行為，也可以直接從他們的大腦活動(dòng)。每當(dāng)患者在認(rèn)知控制的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中表現(xiàn)較差時(shí)，控制器方法就會(huì)增加刺激。 Alik Widge 教授表示：“這個(gè)系統(tǒng)可以讀取大腦活動(dòng)，當(dāng)病人遇到困難時(shí)從中‘解碼’，然后對(duì)大腦施加小脈沖電刺激，幫助他們克服困難。我經(jīng)常用電動(dòng)自行車作比喻。當(dāng)有人踩踏板有困難時(shí)，自行車會(huì)感知并幫助他。我們就是做了類似的東西?！? 

閉環(huán)內(nèi)囊刺激有效提高認(rèn)知控制能力 值得注意的是，一些患者除了癲癇外還有明顯的焦慮。當(dāng)給予認(rèn)知增強(qiáng)刺激時(shí)，他們的焦慮得到了改善，因?yàn)樗麄兏軌驅(qū)⑺麄兊南敕◤耐纯噢D(zhuǎn)移到他們想要的東西上。這表明該方法可以用于治療嚴(yán)重和藥物耐藥性焦慮癥、抑郁癥或其他疾病的患者。 目前，研究團(tuán)隊(duì)正在準(zhǔn)備臨床試驗(yàn)。由于提高認(rèn)知控制的目標(biāo)已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)用于腦深部刺激，因此，這項(xiàng)研究可以用現(xiàn)有的工具和設(shè)備完成——一旦試驗(yàn)正式批準(zhǔn)，這種治療可以很快轉(zhuǎn)化為當(dāng)前的醫(yī)療實(shí)踐。  

認(rèn)知狀態(tài)的神經(jīng)解碼 總而言之，這項(xiàng)研究將人工智能算法和腦部電刺激療法相結(jié)合，通過(guò)精準(zhǔn)定向的、針對(duì)大腦內(nèi)囊結(jié)構(gòu)的電刺激，可靠地改善了癲癇患者的認(rèn)知控制，并可以應(yīng)用于焦慮癥、抑郁癥或其他精神疾病的治療。 正如 Alik Widge 教授所說(shuō)的：“這可能代表了治療精神疾病的一種全新方法。 我們可以給病人一種工具，讓他們控制自己的思想，而不是試圖抑制癥狀 。就像讓他們重新坐在駕駛座上，讓他們自主掌控自己的方向?！?nbsp;

論文鏈接： https://www.nature.com/articles/s41551-021-00804-y  

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網(wǎng)址: Nature子刊：人工智能和腦電刺激結(jié)合，改善人類大腦功能 http://www.u1s5d6.cn/newsview133761.html