最新研究：用AI控制的大脑植入物治疗精神疾病
2017-11-29 15:16:31 来源：AiLab 热度:
据《自然》（Nature）网站报道，美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助的研究团队正在开发设备来记录神经活动和自动刺激大脑，该设备主要用来治疗精神疾玻由AI控制的、针对情绪障碍的大脑植入物目前在进行人体试验。
可针对人的情绪和行为提供电脉冲的大脑植入物，目前首次在人身上进行试验。DARPA资助的两个团队已经开始展开“闭环”大脑植入物的初步试验，植入物使用算法来检测与情绪障碍相关的模式。
这些设备能够刺激大脑恢复到健康状态，无须医生亲自实施刺激。
这项最近在华盛顿特区的神经科学学会（SfN）大会上展示的研究，最终可能会带来目前难以治疗的严重精神疾病的方法突破。同时它也引起了棘手的伦理道德问题，尤其考虑到该技术可能会让研究人员能够在一定程度上实时了解到人的内心情感。
一般的方法——利用大脑植入物提供电脉冲来改变神经活动——被称作脑深部电刺激术。它被用于治疗帕金森症等活动障碍，但在治疗情绪障碍的试验中效果并没有那么好。早期的证据显示，持续性刺激脑部的特定区域会缓解慢性抑郁，但一项涉及90位抑郁症患者的大型研究发现，治疗一年以后患者病情并无改善。
DARPA资助的项目背后的科学家表示，他们的研究可能会在之前的尝试失败的地方取得成功，因为他们的大脑植入物是专为精神疾病治疗而设计的——而且只会在需要用到的时候才会开启。“我们对于现有的技术的局限性有了很多的了解。”加州大学旧金山分校（UCSF）领导其中一个项目的神经科学家爱德华·常（Edward Chang）说道。
DARPA在支持爱德华·常的研究团队以及另一个在波士顿的麻省总医院的研究团队，最终目标是治疗患有抑郁症和创伤后应激障碍的士兵和退伍军人。两个团队都希望打造一个植入电极系统，来跟踪大脑被刺激时其各个部分的活动。
他们正在面向癫痫症患者的试验中开发他们的技术，那些患者已经在大脑中植入跟踪其癫痫发作情况的电极。研究人员能够利用那些电极记录患者大脑在被间歇性刺激时的情况——没有进行持续性地刺激，不同于旧的植入物。
在SFN（神经系统科学学会年会）上，南加州大学的电气工程师奥米德·萨尼（Omid Sani）与爱德华·常的团队展示了首张关于情绪在一段时间内在大脑中如何“编码”的图谱。他和同事对六位已经植入电极的癫痫症患者展开研究，在1到3周里详细跟踪他们的大脑活动和情绪。通过对比这两类信息，研究人员可编写算法来根据人的大脑活动“解码”他们的情绪变化。
萨尼称，爱德华·常和他的团队准备一找到合适的志愿者，就在其身上测试他们新的单一闭环系统。爱德华·常补充道，他们已经在人身上测试过某种闭环刺激。不过他没有透露详情，因为该项研究还处于初始阶段。
麻省总医院的研究团队则在采取不同的研究方法。他们没有去检测特定的情绪或者精神疾病，而是想要将大脑活动与存在于多种情绪障碍的行为关联起来，如难以集中注意力，缺乏同理心等。在SFN大会上，他们谈到了他们开发的、用以在人的注意力从特定任务分散时刺激其大脑的算法测试，那些任务包括匹配数字图像或者透过面部表情鉴别情绪。
研究人员发现，给涉及决策和情绪的大脑区域提供电脉冲，大大提升了测试参与者的表现。该团队还绘制了人在特定任务中因为健忘或者分心开始应付不来或者做得慢了的时候所发生的大脑活动，发现参与者能够借助大脑刺激扭转那种糟糕表现。研究人员目前在开始测试根据大脑活动特定模式自动刺激大脑的算法。
德州休斯顿的贝勒医学院精神病学专家韦恩·古德曼（Wayne Goodman）希望，闭环刺激将被证明是比以往的脑深部电刺激术尝试更好的情绪障碍长期治疗方法——部分因为最新一代的算法更有针对性，基于生理学信号，而不是医生的判断。“你必须要做很多的调试才能够做好来。”古德曼说。他即将启动一项小型的闭环刺激试验来治疗强迫症。
他指出，刺激与情绪相关的大脑区域的一个挑战在于，可能会出现过度纠正情绪的情况，例如可能使得人出现狂喜，甚至盖过其他所有情绪。其它伦理道德方面的考虑之所以出现，是因为用于闭环刺激的算法能够告诉研究人员被治疗者的内心情绪怎么样。哈佛大学神经工程师兼精神病学专家、麻省总医院团队工程总监阿利克·维奇（Alik Widge）表示，虽然研究人员无法直接读出人的心境，“但我们会接触到反映他们的情绪的活动信息。”跟爱德华·常和古德曼的团队一样，维奇的团队也在与神经伦理学家一起解决围绕他们的研究的复杂伦理隐忧。
不过，爱德华·常指出，其团队和其他人在开发的大脑刺激技术，只是向给情绪障碍带来更好的治疗方法迈出的第一步。他预计，来自大脑植入物试验的数据，会有助于研究者针对精神疾病的开发出通过头盖骨刺激大脑的无创疗法。“这些技术令人兴奋的地方在于，”他说，“我们将第一次拥有一个窗口来了解大脑内部的情况，能够及时知道病情是否复发。”
责任编辑：黄焱林
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