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 來源：AiLab 熱度:
據《自然》（Nature）網站報道，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）資助的研究團隊正在開發設備來記錄神經活動和自動刺激大腦，該設備主要用來治療精神疾玻由AI控制的、針對情緒障礙的大腦植入物目前在進行人體試驗。
可針對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行試驗。DARPA資助的兩個團隊已經開始展開“閉環”大腦植入物的初步試驗，植入物使用算法來檢測與情緒障礙相關的模式。
這些設備能夠刺激大腦恢復到健康狀態，無須醫生親自實施刺激。
這項最近在華盛頓特區的神經科學學會（SfN）大會上展示的研究，最終可能會帶來目前難以治療的嚴重精神疾病的方法突破。同時它也引起了棘手的倫理道德問題，尤其考慮到該技術可能會讓研究人員能夠在一定程度上實時了解到人的內心情感。
一般的方法——利用大腦植入物提供電脈沖來改變神經活動——被稱作腦深部電刺激術。它被用于治療帕金森癥等活動障礙，但在治療情緒障礙的試驗中效果并沒有那么好。早期的證據顯示，持續性刺激腦部的特定區域會緩解慢性抑郁，但一項涉及90位抑郁癥患者的大型研究發現，治療一年以后患者病情并無改善。
DARPA資助的項目背后的科學家表示，他們的研究可能會在之前的嘗試失敗的地方取得成功，因為他們的大腦植入物是專為精神疾病治療而設計的——而且只會在需要用到的時候才會開啟。“我們對于現有的技術的局限性有了很多的了解。”加州大學舊金山分校（UCSF）領導其中一個項目的神經科學家愛德華·常（Edward Chang）說道。
DARPA在支持愛德華·常的研究團隊以及另一個在波士頓的麻省總醫院的研究團隊，最終目標是治療患有抑郁癥和創傷后應激障礙的士兵和退伍軍人。兩個團隊都希望打造一個植入電極系統，來跟蹤大腦被刺激時其各個部分的活動。
他們正在面向癲癇癥患者的試驗中開發他們的技術，那些患者已經在大腦中植入跟蹤其癲癇發作情況的電極。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的情況——沒有進行持續性地刺激，不同于舊的植入物。
在SFN（神經系統科學學會年會）上，南加州大學的電氣工程師奧米德·薩尼（Omid Sani）與愛德華·常的團隊展示了首張關于情緒在一段時間內在大腦中如何“編碼”的圖譜。他和同事對六位已經植入電極的癲癇癥患者展開研究，在1到3周里詳細跟蹤他們的大腦活動和情緒。通過對比這兩類信息，研究人員可編寫算法來根據人的大腦活動“解碼”他們的情緒變化。
薩尼稱，愛德華·常和他的團隊準備一找到合適的志愿者，就在其身上測試他們新的單一閉環系統。愛德華·常補充道，他們已經在人身上測試過某種閉環刺激。不過他沒有透露詳情，因為該項研究還處于初始階段。
麻省總醫院的研究團隊則在采取不同的研究方法。他們沒有去檢測特定的情緒或者精神疾病，而是想要將大腦活動與存在于多種情緒障礙的行為關聯起來，如難以集中注意力，缺乏同理心等。在SFN大會上，他們談到了他們開發的、用以在人的注意力從特定任務分散時刺激其大腦的算法測試，那些任務包括匹配數字圖像或者透過面部表情鑒別情緒。
研究人員發現，給涉及決策和情緒的大腦區域提供電脈沖，大大提升了測試參與者的表現。該團隊還繪制了人在特定任務中因為健忘或者分心開始應付不來或者做得慢了的時候所發生的大腦活動，發現參與者能夠借助大腦刺激扭轉那種糟糕表現。研究人員目前在開始測試根據大腦活動特定模式自動刺激大腦的算法。
德州休斯頓的貝勒醫學院精神病學專家韋恩·古德曼（Wayne Goodman）希望，閉環刺激將被證明是比以往的腦深部電刺激術嘗試更好的情緒障礙長期治療方法——部分因為最新一代的算法更有針對性，基于生理學信號，而不是醫生的判斷。“你必須要做很多的調試才能夠做好來。”古德曼說。他即將啟動一項小型的閉環刺激試驗來治療強迫癥。
他指出，刺激與情緒相關的大腦區域的一個挑戰在于，可能會出現過度糾正情緒的情況，例如可能使得人出現狂喜，甚至蓋過其他所有情緒。其它倫理道德方面的考慮之所以出現，是因為用于閉環刺激的算法能夠告訴研究人員被治療者的內心情緒怎么樣。哈佛大學神經工程師兼精神病學專家、麻省總醫院團隊工程總監阿利克·維奇（Alik Widge）表示，雖然研究人員無法直接讀出人的心境，“但我們會接觸到反映他們的情緒的活動信息。”跟愛德華·常和古德曼的團隊一樣，維奇的團隊也在與神經倫理學家一起解決圍繞他們的研究的復雜倫理隱憂。
不過，愛德華·常指出，其團隊和其他人在開發的大腦刺激技術，只是向給情緒障礙帶來更好的治療方法邁出的第一步。他預計，來自大腦植入物試驗的數據，會有助于研究者針對精神疾病的開發出通過頭蓋骨刺激大腦的無創療法。“這些技術令人興奮的地方在于，”他說，“我們將第一次擁有一個窗口來了解大腦內部的情況，能夠及時知道病情是否復發。”
責任編輯：黃焱林
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