人工智能控制的脑植入装置,有望治疗情绪障碍和精神疾病

《自然》报道,在2017年美国神经科学年会上(SfN),公布了最引人瞩目的一项研究:人类首次完成了一项人体试验,利用人工智能(AI) 控制的大脑植入装置在人体上进行实体试验,通过一种“检测-释放反馈电脉冲闭路电极“,实时监测情绪障碍引起的异常脑电形态,通过 AI 算法释放电脉冲反馈刺激大脑,使大脑在没有医生介入的情况下恢复到健康状态,以达到控制受试者情绪及行为的效果。

       

研究人员基于植入式电极系统,追踪并刺激大脑的活动,希望最终为患有抑郁症及创伤后应激障碍等情绪或精神疾病的病人提供治疗方案。


实际上,植入式电极系统在医疗上的应用并不罕见。在以往的研究中,医生对患有运动障碍(如帕金森)的患者,通过持续的深部脑刺激(deep-brain stimulation)改变脑部的神经活动进而影响患者的肢体行动。他们将这种手段应用到情绪障碍的治疗时,发现收效甚微。


对此,来自加州大学旧金山分校的团队负责人 Edward Chang 表示,他们充分了解到目前技术的局限性,因此利用 AI 为情绪障碍和精神疾病打造了大脑植入装置,只有在需要时电极才对大脑的特殊靶点区域进行刺激,而不是像DBS那样对大脑进行连续的电刺激。


他们利用6名癫痫患者已经植入到大脑内的电极,追踪记录这些病人在1到3周内的大脑活动以及伴随的细微情绪变化,然后,将这两部分信息进行比对,研究人员根据大脑活动和情绪变化进行算术编码,因此绘制出人类第一个“大脑与情绪密码图”。


他们已经在一些人体上测试这种新式的、智能控制的、闭环脑刺激植入装置,因为该研究尚处在初始阶段,他们没有公布测试结果,不过他们已经做好准备,一旦有志愿者,他们就可以公开测试。


麻省总医院研究人员和Edward Chang一样,都得到美国军方的资助,研究开发可植入电极,既可以刺激大脑,又能追踪记录大脑活动,终极目标为了治疗军人和退伍军人的抑郁症和创伤后应激障碍。他们利用癫痫病人已经植入到大脑内的电极,追踪记录癫痫发作时的大脑活动情况。他们利用这些电极,间断地而不是持续地刺激大脑,并追踪记录病人发生的行为细节。


他们的方法与Edward Chang不同,他们不是探测某种情绪障碍或精神疾病,他们要根据多种失调性疾病而表现出来的大脑活动变化,来绘制伴随的行为变化图谱, 比如难以集中注意力和移情。他们在SfN大会上,汇报了他们开发出来的算法,当一个人从一项任务中无法集中注意力时,比如无法匹配数字图像,或无法识别脸上情绪变化等,就刺激大脑,纠正这些症状。


研究人员发现,在特定的大脑区域,比如在做决策区域或情感区域,释放电脉冲,能够明显地改善受试者的表现。有些人因为健忘或容易分心,当他们不能完成或减慢完成一项任务的时候,研究人员能够根据他们出现这些症状时,标测出大脑活动图,然后通过给予大脑刺激,而能够消除这些症状。他们现在开始测试这种算法,利用不同的大脑特殊的图形,来自动地触发刺激大脑。


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