研究人员开发出用于治疗精神疾病的人工智能脑部刺激系统
在一项人体试验研究中，明尼苏达大学医学院和马萨诸塞州总医院的科学家表明，通过将人工智能与定向脑部电刺激相结合，可以改善与自我控制和思维灵活性相关的人类大脑特定功能。
医学博士、精神病学副教授、医学院药物成瘾医学小组成员阿利克·维奇是该研究的资深作者，研究成果发表在Nature Biomedical Engineering期刊上。研究结果来自马萨诸塞州波士顿综合医院对12名接受脑部手术的癫痫患者进行的人体试验。研究人员在患者大脑中放置了数百个微型电极，以记录大脑活动并确定癫痫发作的源头。
“认知控制缺陷，即无法放弃默认的主导反应、转而做出更适应性的选择的能力缺陷，在抑郁、焦虑、成瘾及其他精神障碍中很常见。在此，我们提供证据表明，在接受颅内癫痫监测的患者中，对内囊或纹状体（尤其是背侧区域）进行带反馈的直接刺激，可在冲突任务中改善认知控制。<…> 带反馈的认知控制增强可能纠正潜在的认知缺陷，并有助于治疗严重精神障碍”，研究中写道。
在这项研究中，维奇与马萨诸塞州总医院的西德尼·卡什合作，卡什是医学博士，也是癫痫研究专家；此外还有达林·多尔蒂，他是医学博士，也是临床脑刺激领域的专家。他们共同确定了一个脑区——内囊，用少量电能刺激该区域时可以改善患者的心理功能。这一脑区负责认知控制，即从一种思维或行为模式切换到另一种的过程，而这一过程在大多数精神疾病中都会受损。
“例如，一名抑郁症患者可能无法摆脱某个“卡住”的消极念头。由于它在精神疾病中起着关键作用，寻找改善它的方法可能成为治疗这些疾病的新的有力手段”
团队开发了专门的算法，使其在刺激后能够通过患者的行为以及大脑活动直接追踪其认知控制能力。每当患者在实验室认知控制测试中表现变差时，控制方法就会增加刺激强度。
“该系统能够读取大脑活动，在患者遇到困难时对其进行“解码”，并向大脑施加一个小的电刺激脉冲，帮助其克服困难。我经常用电动自行车来打比方。当有人蹬踏板却遇到困难时，自行车会感知到这一点并加以助力。我们为人的心理功能做了类似的事情”
该研究首次表明：
- 与精神疾病相关的某种人类心理功能，可以通过精准定向的电刺激得到可靠改善
- 大脑内囊结构中存在某些部位，对改善认知功能特别有效
- 用作控制器的反馈算法，其效果是随机时刻刺激的两倍
一些患者除癫痫外还有严重焦虑。接受认知刺激后，他们表示焦虑有所减轻，因为他们能够从压力中抽离出来，专注于自己想要的事情。维奇表示，这表明该方法可用于治疗严重且对药物有抵抗力的焦虑、抑郁或其他疾病患者。
“这可能是治疗精神疾病的全新思路。与其试图抑制症状，我们可以为患者提供一种工具，让他们能够掌控自己的意识。我们可以让他们重新回到“驾驶员”的位置，并让他们体验到自由意志的全新感受”
目前，研究团队正准备开展临床试验。由于改善认知控制的目标已获美国食品药品监督管理局批准用于深部脑刺激，维奇表示，该研究可借助现有工具和设备完成——前提是试验获得正式批准——而且将这种疗法应用于当前医疗实践可能会很快实现。
“这些结果最值得称道之处在于，我们现在可以开展临床试验，进一步证明其有效性，然后，希望能够为那些迫切需要额外干预以治疗疾病的难治性患者提供帮助”
