原文以 AI-controlled brain implants for mood disorders tested in people 為標題

        發布在 2017 年 11 月 22 日的《自然》新聞上

        原文作者：Sara Reardon

        美國軍方資助的研究人員正在研發能夠記錄神經活動，並且能自動刺激大腦、治療精神疾病的設備。

        能夠根據患者的情緒和行為釋放電脈衝的大腦植入設備正在進行首次人體測試。受美國軍方研究機構——美國國防高級研究計劃局(DARPA)資助的兩個團隊開始對大腦植入物進行初步試驗。這些“閉回路”大腦植入物利用算法來檢測與情緒障礙相關的神經活動模式。無需外科醫生指揮，這些設備就可以釋放電流刺激大腦，使其恢複到正常狀態。

        大腦植入設備被用於治療癲癇和運動障礙。

        BSIP/UIG/Getty

        在前段時間於華盛頓特區召開的美國神經科學學會(SfN)會議上，研究人員展示了這項研究。該研究或許能夠找到可以治療對現有療法產生抵抗的嚴重精神疾病的方法。但這項研究也引發了激烈的倫理爭議，主要是由於該技術賦予了研究者實時查看患者內心感受的一定權力。

        該技術屬於深腦刺激。深腦刺激的一般方法是，利用大腦植入物對大腦進行電脈衝刺激，從而改變神經活動。這類技術能夠治療帕金森病一類的運動障礙，但是在對情緒障礙的試驗中效果就不那麼理想了。早期證據表明，對某些腦區的持續刺激能夠緩解慢性抑鬱症。不過，一項覆蓋 90 名抑鬱症患者的大型研究卻發現，一年的治療後患者的病情並沒有得到改善。

        兩個項目的科學家表示，過去的類似研究以失敗告終，但是他們的技術則有望成功，因為他們的大腦植入物是專門為治療精神疾病設計的，而且可以按需啟動。其中一個項目的主要負責人、加州大學舊金山分校的神經科學家 Edward Chang 表示，“對於目前技術的弱點，我們已經有了許多認識。”

        DARPA 為 Chang 的團隊以及另一個麻省總醫院(MGH)的團隊提供資助。DARPA 的目標是治療那些患有抑鬱症或創傷後應激障礙(PTSD)的戰士或老兵。兩個團隊都希望創造一個能夠利用植入電極刺激大腦，並同時追蹤全腦活動的係統。

        他們通過對癲癇病人的實驗來進行技術研發。參與實驗的癲癇病人的大腦裏已植入電極，用以追蹤他們的發病情況。舊的大腦植入電極會持續刺激大腦，但是這些新電極隻是偶爾刺激大腦，而且能同時記錄腦活動。

        情緒地圖

        南加州大學的電子工程師 Omid Sani 與 Chang 的團隊有合作關係。在 SfN 的會議上，Sani 展示了首個記錄了腦活動是如何編碼情緒，以及情緒是如何隨時間波動的地圖。他和同事對 6 名被植入了電極的癲癇患者進行了研究，他們在 1 - 3 周內詳細跟蹤記錄了患者腦活動和情緒的變化。

        通過比較腦活動和情緒的數據，研究人員創造了一種能夠通過腦活動“破解”情緒變化的算法。結果他們發現了一些顯著的腦活動模式，主要發生在那些過去被認為和情緒有關的腦區裏。

        Sani 表示，一旦找到合適的誌願者，Chang 和團隊成員就準備在誌願者身上測試這個全新的閉回路係統。Chang 補充道，他的團隊已經在一些人身上測試了閉回路刺激。但由於研究還很初步，他拒絕提供相關細節。

        MGH 的團隊采用的是不同的方法。他們並不檢測某種特定的情緒或精神疾病，而想要繪製出和多種精神障礙(比如注意力渙散，或是缺乏同理心)有關的行為的腦活動地圖。在 SfN 的會議上，他們報告了他們所設計的算法的測試結果。這些算法可以刺激在特定任務(如匹配數字的圖像，或識別麵部表情)中分心的人的大腦。

        研究人員發現，使用電脈衝刺激與決策以及情緒有關的腦區可以顯著改善被試的任務表現。他們也繪製出了一個腦活動地圖，描繪了一個人因為健忘或者分心而在任務中開始犯錯或是放慢速度的腦活動模式。他們還發現，可以通過電刺激逆轉這種趨勢。現在，他們研發出了利用特定腦活動模式作為觸發條件，自動刺激大腦的算法，並開始進行相關測試。

        個性化治療

        Wayne Goodman 是貝勒醫學院的精神病學家。他希望和過去的深腦刺激技術相比，閉回路刺激能被證明是治療情緒障礙的更好的長期療法。閉回路刺激的優勢部分在於，最新一代的算法更加個性化，並且是基於生理信號而非醫生的主觀判斷而得出的。Goodman 表示，“算法是經過大量調試產生的。”目前他正要開展一項利用閉回路刺激治療強迫症的小型試驗。

        他認為刺激與情緒相關的腦區的一大難點在於矯枉過正，患者可能會產生壓倒其它一切感受的極度快感。其他的倫理顧慮包括，通過在閉回路刺激中使用的算法，研究人員可以得知患者的情緒，而情緒本來是比行為或麵部表情更加隱蔽的信息。

        哈佛大學的神經工程學和精神病學家、MGH 團隊的工程學主管 Alik Widge 表示，雖然研究人員並不能讀取患者的心事，但是“卻能夠接觸編碼患者情感的腦活動信息”。和 Chang 以及 Goodman 的團隊一樣，Widge 的團隊也在和神經倫理學家合作，共同應對研究相關的複雜倫理問題。

        不過 Chang 依舊表示，他和其他團隊正在研發的腦刺激技術僅僅邁出了情緒障礙優化療法的第一步。他預計，從大腦植入物試驗中搜集的數據有助於顱骨外刺激的非侵入性療法的研發。他說：“這些技術讓人心潮澎湃的一點是，它們給我們打開了一扇窗戶，通過這扇窗戶我們將首次得以觀察大腦舊病複發的過程。”

        https://www.nature.com/news/ai-controlled-brain-implants-for-mood-disorders-tested-in-people-1.23031