精神

AI 调控的深脑刺激,会是抑郁症患者的福音吗?

作者:佚名 来源:生物360 日期:2018-01-08
导读

         美国军方资助的研究人员正在研发能够记录神经活动,并且能自动刺激大脑、治疗精神疾病的设备。

关键字:  抑郁症 

        原文以 AI-controlled brain implants for mood disorders tested in people 为标题

        发布在 2017 年 11 月 22 日的《自然》新闻上

        原文作者:Sara Reardon

        美国军方资助的研究人员正在研发能够记录神经活动,并且能自动刺激大脑、治疗精神疾病的设备。

        能够根据患者的情绪和行为释放电脉冲的大脑植入设备正在进行首次人体测试。受美国军方研究机构——美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的两个团队开始对大脑植入物进行初步试验。这些“闭回路”大脑植入物利用算法来检测与情绪障碍相关的神经活动模式。无需外科医生指挥,这些设备就可以释放电流刺激大脑,使其恢复到正常状态。

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        大脑植入设备被用于治疗癫痫和运动障碍。

        BSIP/UIG/Getty

        在前段时间于华盛顿特区召开的美国神经科学学会(SfN)会议上,研究人员展示了这项研究。该研究或许能够找到可以治疗对现有疗法产生抵抗的严重精神疾病的方法。但这项研究也引发了激烈的伦理争议,主要是由于该技术赋予了研究者实时查看患者内心感受的一定权力。

        该技术属于深脑刺激。深脑刺激的一般方法是,利用大脑植入物对大脑进行电脉冲刺激,从而改变神经活动。这类技术能够治疗帕金森病一类的运动障碍,但是在对情绪障碍的试验中效果就不那么理想了。早期证据表明,对某些脑区的持续刺激能够缓解慢性抑郁症。不过,一项覆盖 90 名抑郁症患者的大型研究却发现,一年的治疗后患者的病情并没有得到改善。

        两个项目的科学家表示,过去的类似研究以失败告终,但是他们的技术则有望成功,因为他们的大脑植入物是专门为治疗精神疾病设计的,而且可以按需启动。其中一个项目的主要负责人、加州大学旧金山分校的神经科学家 Edward Chang 表示,“对于目前技术的弱点,我们已经有了许多认识。”

        DARPA 为 Chang 的团队以及另一个麻省总医院(MGH)的团队提供资助。DARPA 的目标是治疗那些患有抑郁症或创伤后应激障碍(PTSD)的战士或老兵。两个团队都希望创造一个能够利用植入电极刺激大脑,并同时追踪全脑活动的系统。

        他们通过对癫痫病人的实验来进行技术研发。参与实验的癫痫病人的大脑里已植入电极,用以追踪他们的发病情况。旧的大脑植入电极会持续刺激大脑,但是这些新电极只是偶尔刺激大脑,而且能同时记录脑活动。

        情绪地图

        南加州大学的电子工程师 Omid Sani 与 Chang 的团队有合作关系。在 SfN 的会议上,Sani 展示了首个记录了脑活动是如何编码情绪,以及情绪是如何随时间波动的地图。他和同事对 6 名被植入了电极的癫痫患者进行了研究,他们在 1 - 3 周内详细跟踪记录了患者脑活动和情绪的变化。

        通过比较脑活动和情绪的数据,研究人员创造了一种能够通过脑活动“破解”情绪变化的算法。结果他们发现了一些显著的脑活动模式,主要发生在那些过去被认为和情绪有关的脑区里。

        Sani 表示,一旦找到合适的志愿者,Chang 和团队成员就准备在志愿者身上测试这个全新的闭回路系统。Chang 补充道,他的团队已经在一些人身上测试了闭回路刺激。但由于研究还很初步,他拒绝提供相关细节。

        MGH 的团队采用的是不同的方法。他们并不检测某种特定的情绪或精神疾病,而想要绘制出和多种精神障碍(比如注意力涣散,或是缺乏同理心)有关的行为的脑活动地图。在 SfN 的会议上,他们报告了他们所设计的算法的测试结果。这些算法可以刺激在特定任务(如匹配数字的图像,或识别面部表情)中分心的人的大脑。

        研究人员发现,使用电脉冲刺激与决策以及情绪有关的脑区可以显著改善被试的任务表现。他们也绘制出了一个脑活动地图,描绘了一个人因为健忘或者分心而在任务中开始犯错或是放慢速度的脑活动模式。他们还发现,可以通过电刺激逆转这种趋势。现在,他们研发出了利用特定脑活动模式作为触发条件,自动刺激大脑的算法,并开始进行相关测试。

        个性化治疗

        Wayne Goodman 是贝勒医学院的精神病学家。他希望和过去的深脑刺激技术相比,闭回路刺激能被证明是治疗情绪障碍的更好的长期疗法。闭回路刺激的优势部分在于,最新一代的算法更加个性化,并且是基于生理信号而非医生的主观判断而得出的。Goodman 表示,“算法是经过大量调试产生的。”目前他正要开展一项利用闭回路刺激治疗强迫症的小型试验。

        他认为刺激与情绪相关的脑区的一大难点在于矫枉过正,患者可能会产生压倒其它一切感受的极度快感。其他的伦理顾虑包括,通过在闭回路刺激中使用的算法,研究人员可以得知患者的情绪,而情绪本来是比行为或面部表情更加隐蔽的信息。

        哈佛大学的神经工程学和精神病学家、MGH 团队的工程学主管 Alik Widge 表示,虽然研究人员并不能读取患者的心事,但是“却能够接触编码患者情感的脑活动信息”。和 Chang 以及 Goodman 的团队一样,Widge 的团队也在和神经伦理学家合作,共同应对研究相关的复杂伦理问题。

        不过 Chang 依旧表示,他和其他团队正在研发的脑刺激技术仅仅迈出了情绪障碍优化疗法的第一步。他预计,从大脑植入物试验中搜集的数据有助于颅骨外刺激的非侵入性疗法的研发。他说:“这些技术让人心潮澎湃的一点是,它们给我们打开了一扇窗户,通过这扇窗户我们将首次得以观察大脑旧病复发的过程。”

        https://www.nature.com/news/ai-controlled-brain-implants-for-mood-disorders-tested-in-people-1.23031

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