Дослідники розробили ШІ-систему стимуляції мозку для лікування психічних захворювань
У пілотному дослідженні на людях вчені з Медичної школи Університету Міннесоти та Массачусетської лікарні показали, що можна покращити певні функції людського мозку, пов’язані з самоконтролем і гнучкістю розуму, шляхом поєднання штучного інтелекту з цільовою електричною стимуляцією мозку.
Доктор медичних наук, доцент кафедри психіатрії та член Медичної групи з вивчення наркозалежності в Медичній школі Алік Відж є старшим автором дослідження, опублікованого в журналі Nature Biomedical Engineering. Результати отримано з дослідження на людях, проведеного в Массачусетській загальній лікарні в Бостоні серед 12 пацієнтів з епілепсією, які перенесли операцію на головному мозку. Їм провели процедуру, за якої сотні крихітних електродів розміщуються по всьому мозку, щоб зафіксувати його активність і визначити джерело нападів.
«Дефіцит когнітивного контролю, тобто здатності утримувати домінантну реакцію за замовчуванням на користь більш адаптивного вибору, часто трапляється при депресії, тривозі, залежності та інших психічних розладах. Тут ми наводимо докази того, що у пацієнтів, які перебувають під моніторингом внутрішньочерепної епілепсії, пряма стимуляція внутрішньої капсули або смугастого тіла зі зворотним зв’язком, особливо спинних ділянок, покращує когнітивний контроль під час конфліктного завдання. <…> Посилення когнітивного контролю зі зворотним зв’язком може виправити лежачі в основі когнітивні дефіцити і допомогти в лікуванні важких психічних розладів», — йдеться в дослідженні.
У цьому дослідженні Відж співпрацював із Сідні Кешем із Массачусетської загальної лікарні — доктором медицини та експертом із дослідження епілепсії, а також Дарін Догерті — доктором медицини та експертом у галузі клінічної стимуляції мозку. Разом вони визначили ділянку мозку — внутрішню капсулу — яка покращувала психічні функції пацієнтів при стимуляції невеликою кількістю електричної енергії. Ця частина мозку відповідає за когнітивний контроль — процес переходу від одного образу мислення або поведінки до іншого, який порушується при більшості психічних захворювань.
«Прикладом може бути людина з депресією, яка просто не може позбутися «застряглої» негативної думки. Оскільки вона відіграє ключову роль у психічному захворюванні, пошук способу її покращення може стати новим потужним способом лікування цих хвороб»
Команда розробила спеціальні алгоритми, щоб після стимуляції вони могли відстежувати здатність пацієнтів до когнітивного контролю як за їхніми діями, так і безпосередньо за їхньою мозковою активністю. Контролюючий метод забезпечував посилення стимуляції щоразу, коли пацієнтам ставало гірше на лабораторних тестах когнітивного контролю.
«Ця система може зчитувати активність мозку, «декодувати» її, коли пацієнт має труднощі, і застосовувати невеликий імпульс електричної стимуляції до мозку, щоб допомогти йому подолати цю трудність. Я часто використовую аналогію з електровелосипедом. Коли хтось крутить педалі, але має труднощі, велосипед відчуває це і посилює це. Ми зробили аналог цього для психічних функцій людини»
Дослідження вперше показує, що:
- певна розумова функція людини, пов’язана з психічним захворюванням, може бути надійно покращена за допомогою точно спрямованої електричної стимуляції
- у структурі внутрішньої капсули мозку є певні частини, які особливо ефективні для покращення когнітивних функцій
- алгоритм зі зворотним зв’язком, використаний як контролер, був удвічі ефективнішим, ніж стимуляція у випадкові моменти часу
Деякі пацієнти, окрім епілепсії, відчували сильну тривогу. Отримавши когнітивну стимуляцію, вони повідомили, що їхня тривожність зменшилася, оскільки з’явилася можливість відволіктися від стресу і зосередитися на тому, чого вони хочуть. За словами Відж, це свідчить, що метод можна використовувати для лікування пацієнтів з тяжкою і стійкою до ліків тривожністю, депресією або іншими розладами.
«Це може бути абсолютно новий підхід до лікування психічних захворювань. Замість того, щоб намагатися придушити симптоми, ми могли б дати пацієнтам інструмент, який дозволяє їм контролювати власну свідомість. Ми могли б повернути їх на місце «водія» і дати їм відчути нове відчуття свободи волі»
Команда дослідників наразі готується до клінічних випробувань. Оскільки мета щодо покращення когнітивного контролю вже схвалена Управлінням із контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів для глибокої стимуляції мозку, Відж заявив, що це дослідження може бути виконане за допомогою наявних інструментів і пристроїв — після того, як випробування буде офіційно схвалено — і перенесення цієї допомоги на поточну медичну практику може бути швидким.
«Найцікавіше в цих результатах полягає в тому, що тепер ми можемо проводити клінічні випробування, щоб ще більше продемонструвати ефективність, а потім, сподіваюся, перейти до надання допомоги пацієнтам, резистентним до лікування, які відчайдушно потребують додаткових втручань для лікування своїх хвороб»
