研究人員通過大腦刺激增強人類心理功能

在一項試點人類研究中，來自明尼蘇達大學(xué)醫(yī)學(xué)院和馬薩諸塞州總醫(yī)院的研究人員表明，通過將人工智能與有針對性的腦電刺激相結(jié)合，可以改善與自我控制和心理靈活性相關(guān)的特定人類大腦功能。

Alik Widge, MD, PhD是密歇根大學(xué)醫(yī)學(xué)院精神病學(xué)助理教授和成癮醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)團隊成員，是發(fā)表在Nature Biomedical Engineering上的研究的資深作者。這些發(fā)現(xiàn)來自波士頓馬薩諸塞州綜合醫(yī)院對 12 名接受癲癇腦部手術(shù)的患者進行的人體研究——該手術(shù)在整個大腦中放置數(shù)百個微型電極以記錄其活動并確定癲癇發(fā)作的起源。

在這項研究中，Widge 與麻省總醫(yī)院的 Sydney Cash 醫(yī)學(xué)博士、癲癇研究專家合作;和 Darin Dougherty，醫(yī)學(xué)博士，臨床腦刺激專家。他們一起確定了一個大腦區(qū)域——內(nèi)囊——當(dāng)用少量電能刺激時，它可以改善患者的心理功能。大腦的那部分負責(zé)認知控制——從一種思維模式或行為轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N思維模式或行為的過程，這在大多數(shù)精神疾病中都會受到損害。

“一個例子可能包括一個患有抑郁癥的人，他無法擺脫‘卡住’的消極想法。因為它是精神疾病的核心，找到一種改善它的方法可能是治療這些疾病的一種強有力的新方法，”威奇說。

該團隊開發(fā)了算法，以便在刺激后，他們可以從患者的行為和直接從他們的大腦活動中跟蹤患者的認知控制能力。每當(dāng)患者在實驗室認知控制測試中表現(xiàn)更差時，控制器方法就會提供刺激。

“該系統(tǒng)可以讀取大腦活動，在患者遇到困難時對其進行‘解碼’，并對大腦施加少量電刺激以幫助他們克服困難，”Widge 說。“我經(jīng)常使用的比喻是一輛電動自行車。當(dāng)有人踩踏板但遇到困難時，自行車會感知并增強它。我們已經(jīng)為人類的心理功能制作了等價物。”

該研究首次表明：

使用精確定向的電刺激可以可靠地增強與精神疾病相關(guān)的特定人類心理功能;

內(nèi)囊腦結(jié)構(gòu)的特定子部分對認知增強特別有效;和

用作控制器的閉環(huán)算法的效果是隨機時間刺激的兩倍。

一些患者除了癲癇癥外還有明顯的焦慮癥。當(dāng)給予認知增強刺激時，他們報告說他們的焦慮得到了改善，因為他們更能夠?qū)⑺枷霃耐纯嘀修D(zhuǎn)移出來，專注于他們想要的東西。Widge 說，這表明這種方法可用于治療患有嚴重且抗藥性的焦慮、抑郁或其他疾病的患者。

“這可能是治療精神疾病的一種全新方法。我們可以給患者一種工具，讓他們控制自己的思想，而不是試圖抑制癥狀。”Widge 說。“我們可以讓他們回到駕駛座上讓他們感受到一種新的代理感。”

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