岑盼 科技日報記者 王春

據(jù)統(tǒng)計，每年我國有近10萬患者因顱腦外傷、腦卒中、缺血缺氧性腦病等病陷入昏迷，繼而進入長期的意識障礙狀態(tài)，即傳統(tǒng)意義上的“植物人”狀態(tài)，長期治療給家庭和社會都帶來了巨大的壓力。如何利用神經(jīng)科學(xué)的方式更準(zhǔn)確地判斷“植物人”有無清醒的可能，便成為當(dāng)前研究取得突破性進展的著眼點。

中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、中國科學(xué)院靈長類神經(jīng)生物學(xué)重點實驗室王立平研究組與復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/吳雪海團隊歷時多年,針對意識障礙患者開展了語言加工相關(guān)神經(jīng)表征的探索性研究，并將相關(guān)神經(jīng)表征與機器學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，成功實現(xiàn)了對患者意識狀態(tài)的診斷和康復(fù)預(yù)測，為意識障礙患者的臨床診療提供了新的參考。相關(guān)成果5月25日在《自然-神經(jīng)科學(xué)》期刊在線發(fā)表。

圖片來源：中科院腦智卓越中心

從量表評分誤診率40%到評估正確率達80%

意識障礙患者中，以無反應(yīng)覺醒綜合征和最小意識狀態(tài)兩類最為常見。相較于無反應(yīng)覺醒綜合征患者，最小意識狀態(tài)患者的殘存意識水平更高，康復(fù)可能性也更高。然而，現(xiàn)階段對“植物人”患者的狀態(tài)鑒定依賴于有經(jīng)驗醫(yī)生的觀察和量表評分，具有一定的主觀性，誤診率高達40%。

據(jù)王立平介紹，近年來有研究者利用腦電或磁共振成像記錄患者的腦活動，進而推測其意識障礙程度，但范式較為局限，神經(jīng)指標(biāo)也較為匱乏，準(zhǔn)確性仍有一定的提升空間。令人欣喜的是，此次探索性研究不僅在診斷上顯著優(yōu)于基于行為學(xué)量表的臨床評估，而且可以更準(zhǔn)確地預(yù)測患者個體在腦電記錄100天后的康復(fù)，正確率達到80%。

更深度研究或找到更普適評價指標(biāo)

王立平介紹說，此次研究根據(jù)的原理其實很簡單，大腦只有越清醒，才能理解越復(fù)雜的句子。

雖然現(xiàn)階段科研人員尚未徹底理解語言層級結(jié)構(gòu)在大腦中的神經(jīng)基礎(chǔ)和計算機制，但現(xiàn)有的基礎(chǔ)研究結(jié)果已經(jīng)可以為臨床轉(zhuǎn)化提供借鑒。該研究合作者浙江大學(xué)丁鼐研究員在以往的工作中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)健康人聆聽按一定頻率呈現(xiàn)的漢語語音序列時，大腦會以對應(yīng)節(jié)律的神經(jīng)振蕩并行表征序列中不同層級的語言結(jié)構(gòu)?！爱?dāng)播放‘高學(xué)山跑’此類無關(guān)聯(lián)的四字時，正常人大腦會跟著節(jié)奏，研究者會觀察到4赫茲/秒的震蕩?！蓖趿⑵秸f。如果播放的是“嬰兒哭泣”或“小馬過河”，若能理解詞組，會觀察到2赫茲/秒的震蕩，若理解句子則變?yōu)?赫茲/秒。

以此類研究為基礎(chǔ)，臨床中醫(yī)生則可以通過患者自身的神經(jīng)響應(yīng)獲得更為科學(xué)的推論，而不僅僅依靠主觀經(jīng)驗與量表。

圖片來源：中科院腦智卓越中心

通過初步研究，團隊假設(shè)，意識障礙患者的殘存意識水平與語言序列中層級結(jié)構(gòu)的加工深度可能存在關(guān)聯(lián)，尤其會在高層級語言結(jié)構(gòu)的神經(jīng)表征上得到體現(xiàn)。

基于此，研究人員首先設(shè)計了3種包含不同層級的語言序列，記錄了無反應(yīng)覺醒綜合征和最小意識狀態(tài)患者在接受到語音刺激時的床旁腦電活動，并與健康人進行了對比。群體對比的結(jié)果顯示，患者組和健康被試組均表現(xiàn)出了對字層級結(jié)構(gòu)的顯著神經(jīng)響應(yīng)，但僅健康被試組的腦電活動顯著體現(xiàn)出對詞和句子結(jié)構(gòu)的追蹤。

更重要的是，在個體分析中，研究人員發(fā)現(xiàn)15名患者表現(xiàn)出對詞和句子結(jié)構(gòu)追蹤的神經(jīng)活動，其中6名患者在腦電記錄的100天后表現(xiàn)出明顯的意識水平康復(fù)，正確率達到80%。機器學(xué)習(xí)進一步顯示，利用詞組序列和句子序列條件下的神經(jīng)活動對兩類患者的區(qū)分更為有效。研究人員進一步引入新一批患者數(shù)據(jù)，對當(dāng)前模型進行預(yù)測功能的泛化驗證，成功復(fù)現(xiàn)了準(zhǔn)確的分類和預(yù)測效果。

這一系列驗證意味著研究團隊可能找到了一種普適的大腦意識水平的評價指標(biāo)，在昏迷、睡眠、麻醉等一系列與意識水平相關(guān)的大腦狀態(tài)評估中有著廣泛的潛在應(yīng)用價值。研究團隊表示，將在今后的研究中進一步提高研究結(jié)果的臨床效果、適應(yīng)面和自動化程度，最終為研究意識障礙的神經(jīng)機制、意識活動的神經(jīng)表征，以及在意識障礙患者上開展相關(guān)科學(xué)研究提供實驗依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

編輯：李俊霞

審核：朱麗

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網(wǎng)址: “植物人”能否蘇醒？讓他們通過語言刺激反應(yīng)“親自”告訴你答案 http://www.u1s5d6.cn/newsview133763.html