研究人员通过大脑刺激增强人类心理功能:研究表明这种方法可能是治疗各种严重精神疾病的新方法

在一项试点人类研究中,来自明尼苏达大学医学院和马萨诸塞州总医院的研究人员表明,通过将人工智能与有针对性的脑电刺激相结合,可以改善与自我控制和心理灵活性相关的特定人类大脑功能。

日期:2021 年 11 月 1 日

来源:明尼苏达大学医学院

概括:研究人员表明,通过将人工智能与有针对性的脑电刺激相结合,可以改善与自我控制和心理灵活性相关的特定人类大脑功能。

研究人员通过大脑刺激增强人类心理功能:研究表明这种方法可能是治疗各种严重精神疾病的新方法

大脑插图(库存图片)。图片来源:© gorbovoi81 / stock.adobe.com

在一项试点人类研究中,来自明尼苏达大学医学院和马萨诸塞州总医院的研究人员表明,通过将人工智能与有针对性的脑电刺激相结合,可以改善与自我控制和心理灵活性相关的特定人类大脑功能。

Alik Widge,医学博士,博士,密歇根大学医学院精神病学助理教授和成瘾医学发现团队成员,是发表在《自然生物医学工程》上的研究的资深作者。这些发现来自波士顿马萨诸塞州综合医院对 12 名接受癫痫脑部手术的患者进行的一项人体研究,该手术在整个大脑中放置数百个微型电极以记录其活动并确定癫痫发作的起源。

在这项研究中,Widge 与麻省总医院的 Sydney Cash 医学博士、癫痫研究专家合作;和 Darin Dougherty,医学博士,临床脑刺激专家。他们一起确定了一个大脑区域——内囊——当用少量电能刺激时,它可以改善患者的心理功能。大脑的那部分负责认知控制——从一种思维模式或行为转变为另一种思维模式或行为的过程,这在大多数精神疾病中都会受到损害。

“一个例子可能包括一个患有抑郁症的人,他无法摆脱‘卡住’的消极想法。因为它是精神疾病的核心,找到一种改善它的方法可能是治疗这些疾病的一种强有力的新方法, “威奇说。

该团队开发了算法,以便在刺激后,他们可以从患者的行为和直接从他们的大脑活动中跟踪患者的认知控制能力。每当患者在实验室认知控制测试中表现更差时,控制器方法就会提供刺激。

“该系统可以读取大脑活动,在患者遇到困难时从中‘解码’,并对大脑施加少量电刺激,以帮助他们克服困难,”Widge 说。“我经常使用的比喻是电动自行车。当有人踩踏板但遇到困难时,自行车会感知并增强它。我们已经为人类的心理功能做了类似的工作。”

该研究首次表明:

  • 使用精确定向的电刺激可以可靠地增强与精神疾病相关的特定人类心理功能;
  • 内囊脑结构的特定子部分对认知增强特别有效;和
  • 用作控制器的闭环算法的效果是随机时间刺激的两倍。

一些患者除了癫痫症外还有明显的焦虑症。当给予认知增强刺激时,他们报告说他们的焦虑得到了改善,因为他们更能够将思想从痛苦中转移出来,专注于他们想要的东西。Widge 说,这表明这种方法可用于治疗患有严重且抗药性的焦虑、抑郁或其他疾病的患者。

“这可能是治疗精神疾病的一种全新方法。我们可以为患者提供一种工具,让他们能够控制自己的思想,而不是试图抑制症状,”威奇说。“我们可以让他们回到驾驶座上,让他们感受到一种新的代理感。”

目前,研究团队正在为临床试验做准备。因为改善认知控制的目标已经被美国食品和药物管理局批准用于深部脑刺激,Widge 说这项研究可以用现有的工具和设备完成——一旦试验被正式批准——并将这种护理转化为当前的医疗实践可能很快。

“这些发现的美妙之处在于,我们现在能够进行临床试验以进一步证明有效性,然后有望帮助那些急需额外干预措施来治疗疾病的抗药性患者,”Dougherty 说。

这项工作得到了国防高级研究计划局 (DARPA) 根据陆军研究组织 (ARO) 签约办公室颁发的合作协议编号 W911NF-14-2-0045 的资助,以支持 DARPA 的 SUBNETS 计划,即美国国立卫生研究院、埃里森基金会、小蓝点基金会、MGH 研究执行委员会、OneMind 研究所以及 MnDRIVE 和明尼苏达大学医学院成瘾计划医学发现团队。

故事来源:

材料明尼苏达大学医学院提供注意:内容可以根据样式和长度进行编辑。


期刊参考

  1. 石塔巴苏、阿里优素菲、布里特妮克罗克、丽娜泽尔曼、安吉丽克 C. 保尔克、诺姆佩莱德、克里斯汀 K.埃拉德、丹尼尔 S. 韦绍尔茨、G.里斯科斯格罗夫、蒂洛德克斯巴赫、乌里 T.伊登、埃马德 N.埃斯坎达尔、达林 D . Dougherty, Sydney S. Cash, Alik S. Widge。人类认知控制的闭环增强和神经解码自然生物医学工程,2021;DOI:10.1038/s41551-021-00804-y

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