最新研究：用AI控制的大腦植入物治療精神疾病
2017-11-29 15:16:31 來(lái)源：AiLab 熱度:
據(jù)《自然》（Nature）網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）資助的研究團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)發(fā)設(shè)備來(lái)記錄神經(jīng)活動(dòng)和自動(dòng)刺激大腦，該設(shè)備主要用來(lái)治療精神疾玻由AI控制的、針對(duì)情緒障礙的大腦植入物目前在進(jìn)行人體試驗(yàn)。
可針對(duì)人的情緒和行為提供電脈沖的大腦植入物，目前首次在人身上進(jìn)行試驗(yàn)。DARPA資助的兩個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始展開(kāi)“閉環(huán)”大腦植入物的初步試驗(yàn)，植入物使用算法來(lái)檢測(cè)與情緒障礙相關(guān)的模式。
這些設(shè)備能夠刺激大腦恢復(fù)到健康狀態(tài)，無(wú)須醫(yī)生親自實(shí)施刺激。
這項(xiàng)最近在華盛頓特區(qū)的神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)（SfN）大會(huì)上展示的研究，最終可能會(huì)帶來(lái)目前難以治療的嚴(yán)重精神疾病的方法突破。同時(shí)它也引起了棘手的倫理道德問(wèn)題，尤其考慮到該技術(shù)可能會(huì)讓研究人員能夠在一定程度上實(shí)時(shí)了解到人的內(nèi)心情感。
一般的方法——利用大腦植入物提供電脈沖來(lái)改變神經(jīng)活動(dòng)——被稱作腦深部電刺激術(shù)。它被用于治療帕金森癥等活動(dòng)障礙，但在治療情緒障礙的試驗(yàn)中效果并沒(méi)有那么好。早期的證據(jù)顯示，持續(xù)性刺激腦部的特定區(qū)域會(huì)緩解慢性抑郁，但一項(xiàng)涉及90位抑郁癥患者的大型研究發(fā)現(xiàn)，治療一年以后患者病情并無(wú)改善。
DARPA資助的項(xiàng)目背后的科學(xué)家表示，他們的研究可能會(huì)在之前的嘗試失敗的地方取得成功，因?yàn)樗麄兊拇竽X植入物是專為精神疾病治療而設(shè)計(jì)的——而且只會(huì)在需要用到的時(shí)候才會(huì)開(kāi)啟。“我們對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)的局限性有了很多的了解。”加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）領(lǐng)導(dǎo)其中一個(gè)項(xiàng)目的神經(jīng)科學(xué)家愛(ài)德華·常（Edward Chang）說(shuō)道。
DARPA在支持愛(ài)德華·常的研究團(tuán)隊(duì)以及另一個(gè)在波士頓的麻省總醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)，最終目標(biāo)是治療患有抑郁癥和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的士兵和退伍軍人。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)都希望打造一個(gè)植入電極系統(tǒng)，來(lái)跟蹤大腦被刺激時(shí)其各個(gè)部分的活動(dòng)。
他們正在面向癲癇癥患者的試驗(yàn)中開(kāi)發(fā)他們的技術(shù)，那些患者已經(jīng)在大腦中植入跟蹤其癲癇發(fā)作情況的電極。研究人員能夠利用那些電極記錄患者大腦在被間歇性刺激時(shí)的情況——沒(méi)有進(jìn)行持續(xù)性地刺激，不同于舊的植入物。
在SFN（神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)）上，南加州大學(xué)的電氣工程師奧米德·薩尼（Omid Sani）與愛(ài)德華·常的團(tuán)隊(duì)展示了首張關(guān)于情緒在一段時(shí)間內(nèi)在大腦中如何“編碼”的圖譜。他和同事對(duì)六位已經(jīng)植入電極的癲癇癥患者展開(kāi)研究，在1到3周里詳細(xì)跟蹤他們的大腦活動(dòng)和情緒。通過(guò)對(duì)比這兩類信息，研究人員可編寫(xiě)算法來(lái)根據(jù)人的大腦活動(dòng)“解碼”他們的情緒變化。
薩尼稱，愛(ài)德華·常和他的團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備一找到合適的志愿者，就在其身上測(cè)試他們新的單一閉環(huán)系統(tǒng)。愛(ài)德華·常補(bǔ)充道，他們已經(jīng)在人身上測(cè)試過(guò)某種閉環(huán)刺激。不過(guò)他沒(méi)有透露詳情，因?yàn)樵擁?xiàng)研究還處于初始階段。
麻省總醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)則在采取不同的研究方法。他們沒(méi)有去檢測(cè)特定的情緒或者精神疾病，而是想要將大腦活動(dòng)與存在于多種情緒障礙的行為關(guān)聯(lián)起來(lái)，如難以集中注意力，缺乏同理心等。在SFN大會(huì)上，他們談到了他們開(kāi)發(fā)的、用以在人的注意力從特定任務(wù)分散時(shí)刺激其大腦的算法測(cè)試，那些任務(wù)包括匹配數(shù)字圖像或者透過(guò)面部表情鑒別情緒。
研究人員發(fā)現(xiàn)，給涉及決策和情緒的大腦區(qū)域提供電脈沖，大大提升了測(cè)試參與者的表現(xiàn)。該團(tuán)隊(duì)還繪制了人在特定任務(wù)中因?yàn)榻⊥蛘叻中拈_(kāi)始應(yīng)付不來(lái)或者做得慢了的時(shí)候所發(fā)生的大腦活動(dòng)，發(fā)現(xiàn)參與者能夠借助大腦刺激扭轉(zhuǎn)那種糟糕表現(xiàn)。研究人員目前在開(kāi)始測(cè)試根據(jù)大腦活動(dòng)特定模式自動(dòng)刺激大腦的算法。
德州休斯頓的貝勒醫(yī)學(xué)院精神病學(xué)專家韋恩·古德曼（Wayne Goodman）希望，閉環(huán)刺激將被證明是比以往的腦深部電刺激術(shù)嘗試更好的情緒障礙長(zhǎng)期治療方法——部分因?yàn)樽钚乱淮乃惴ǜ嗅槍?duì)性，基于生理學(xué)信號(hào)，而不是醫(yī)生的判斷。“你必須要做很多的調(diào)試才能夠做好來(lái)。”古德曼說(shuō)。他即將啟動(dòng)一項(xiàng)小型的閉環(huán)刺激試驗(yàn)來(lái)治療強(qiáng)迫癥。
他指出，刺激與情緒相關(guān)的大腦區(qū)域的一個(gè)挑戰(zhàn)在于，可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)度糾正情緒的情況，例如可能使得人出現(xiàn)狂喜，甚至蓋過(guò)其他所有情緒。其它倫理道德方面的考慮之所以出現(xiàn)，是因?yàn)橛糜陂]環(huán)刺激的算法能夠告訴研究人員被治療者的內(nèi)心情緒怎么樣。哈佛大學(xué)神經(jīng)工程師兼精神病學(xué)專家、麻省總醫(yī)院團(tuán)隊(duì)工程總監(jiān)阿利克·維奇（Alik Widge）表示，雖然研究人員無(wú)法直接讀出人的心境，“但我們會(huì)接觸到反映他們的情緒的活動(dòng)信息。”跟愛(ài)德華·常和古德曼的團(tuán)隊(duì)一樣，維奇的團(tuán)隊(duì)也在與神經(jīng)倫理學(xué)家一起解決圍繞他們的研究的復(fù)雜倫理隱憂。
不過(guò)，愛(ài)德華·常指出，其團(tuán)隊(duì)和其他人在開(kāi)發(fā)的大腦刺激技術(shù)，只是向給情緒障礙帶來(lái)更好的治療方法邁出的第一步。他預(yù)計(jì)，來(lái)自大腦植入物試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，會(huì)有助于研究者針對(duì)精神疾病的開(kāi)發(fā)出通過(guò)頭蓋骨刺激大腦的無(wú)創(chuàng)療法。“這些技術(shù)令人興奮的地方在于，”他說(shuō)，“我們將第一次擁有一個(gè)窗口來(lái)了解大腦內(nèi)部的情況，能夠及時(shí)知道病情是否復(fù)發(fā)。”
責(zé)任編輯：黃焱林
