Исследователи разработали ИИ-систему стимуляции мозга для лечения психических заболеваний
В пилотном исследовании на людях ученые из Медицинской школы Университета Миннесоты и Массачусетской больницы показали, что можно улучшить определенные функции человеческого мозга, связанные с самоконтролем и гибкостью ума, путем объединения искусственного интеллекта с целевой электрической стимуляцией мозга.
Доктор медицинских наук, доцент кафедры психиатрии и член Медицинской группы по изучению наркозависимости в Медицинской школе Алик Видж является старшим автором исследования, опубликованного в журнале Nature Biomedical Engineering. Результаты получены из исследования на людях, проведенного в Массачусетской больнице общего профиля в Бостоне среди 12 пациентов с эпилепсией, перенесших операцию на головном мозге. Им провели процедуру, при которой сотни крошечных электродов размещаются по всему мозгу, чтобы зафиксировать его активность и определить источник припадков.
«Дефицит когнитивного контроля, то есть способности удерживать доминантную реакцию по умолчанию в пользу более адаптивного выбора, часто встречается при депрессии, тревоге, зависимости и других психических расстройствах. Здесь мы приводим доказательства того, что у пациентов, подвергающихся мониторингу внутричерепной эпилепсии, прямая стимуляция внутренней капсулы или полосатого тела с обратной связью, особенно спинных участков, улучшает когнитивный контроль во время конфликтной задачи. <…> Усиление когнитивного контроля с обратной связью может исправить лежащие в основе когнитивные дефициты и помочь в лечении тяжелых психических расстройств», — говорится в исследовании.
В этом исследовании Видж сотрудничал с Сидней Кэшем из Массачусетской больницы общего профиля — доктором медицины и экспертом по исследованию эпилепсии, а также Дарин Догерти — доктором медицины и экспертом в области клинической стимуляции мозга. Вместе они определили область мозга — внутреннюю капсулу — которая улучшала психические функции пациентов при стимуляции небольшим количеством электрической энергии. Эта часть мозга отвечает за когнитивный контроль — процесс перехода от одного образа мышления или поведения к другому, который нарушается при большинстве психических заболеваний.
«Примером может быть человек с депрессией, который просто не может избавиться от «застрявшей» негативной мысли. Поскольку она играет ключевую роль в психическом заболевании, поиск способа ее улучшения может стать новым мощным способом лечения этих болезней»
Команда разработала специальные алгоритмы, чтобы после стимуляции они могли отслеживать способности пациентов к когнитивному контролю как по их действиям, так и непосредственно по их мозговой активности. Контролирующий метод обеспечивал усиление стимуляции всякий раз, когда пациентам становилось хуже на лабораторных тестах когнитивного контроля.
«Эта система может считывать активность мозга, «декодировать» ее, когда пациент испытывает трудности, и применять небольшой импульс электрической стимуляции к мозгу, чтобы помочь ему преодолеть эту трудность. Я часто использую аналогию с электрическим велосипедом. Когда кто-то крутит педали, но испытывает трудности, велосипед ощущает это и усиливает это. Мы сделали аналог этого для психических функций человека»
Исследование впервые показывает, что:
- определенная умственная функция человека, связанная с психическим заболеванием, может быть надежно улучшена с помощью точно направленной электрической стимуляции
- в структуре внутренней капсулы мозга есть определенные части, которые особенно эффективны для улучшения когнитивных функций
- алгоритм с обратной связью, используемый в качестве контроллера, был вдвое эффективнее, чем стимуляция в случайные моменты времени
Некоторые пациенты помимо эпилепсии испытывали сильное беспокойство. Получив когнитивную стимуляцию, они сообщили, что их тревожность уменьшилась, поскольку у них появилась возможность отвлечься от стресса и сосредоточиться на том, чего они хотят. По словам Виджа, это предполагает, что метод можно использовать для лечения пациентов с тяжелой и устойчивой к лекарствам тревожностью, депрессией или другими расстройствами.
«Это может быть совершенно новый подход к лечению психических заболеваний. Вместо того, чтобы пытаться подавить симптомы, мы могли бы дать пациентам инструмент, который позволяет им контролировать свое собственное сознание. Мы могли бы вернуть их на место «водителя» и дать им почувствовать новое ощущение свободы воли»
Команда исследователей на сегодняшний день готовится к клиническим испытаниям. Поскольку цель по улучшению когнитивного контроля уже одобрена Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для глубокой стимуляции мозга, Видж заявил, что это исследование может быть выполнено с помощью существующих инструментов и устройств — после того, как испытание будет официально одобрено — и перевод этой помощи на текущую медицинскую практику может быть быстрым.
«Самое замечательное в этих результатах заключается в том, что теперь мы можем проводить клинические испытания, чтобы еще больше продемонстрировать эффективность, а затем, надеюсь, перейти к оказанию помощи резистентным к лечению пациентам, которые отчаянно нуждаются в дополнительных вмешательствах для лечения своих болезней»
