Nature子刊：通过刺激大脑来增强人类的心理功能

明尼苏达大学的Widge博士与马萨诸塞州总医院合作开发了一种算法，用于跟踪癫痫病人在脑部手术后的认知控制能力。

　　

在一项初步的人类研究中，来自明尼苏达大学医学院(University of Minnesota Medical School)和马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的研究人员表示，通过将人工智能与有针对性的大脑电刺激相结合，有可能改善与自我控制和思维灵活性相关的特定人类大脑功能。

Alik Widge，医学博士，精神病学助理教授和密歇根大学医学院成瘾医学发现小组成员，是发表在《自然生物医学工程》上的研究的资深作者。这些发现来自于波士顿麻省总医院对12名因癫痫接受脑部手术的患者进行的一项人体研究。该手术将数百个微小电极放置在大脑各处，以记录其活动，并确定癫痫发作的来源。

在这项研究中，Widge与马萨诸塞州总医院癫痫研究专家Sydney Cash医学博士合作;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——内部胶囊——当用少量的电能刺激病人时，它能改善病人的精神功能。大脑的这一部分负责认知控制，即从一种思维模式或行为转变为另一种行为的过程，这在大多数精神疾病中都受到损害。

“一个例子可能包括抑郁症患者，他们无法摆脱‘卡住的’消极想法。因为它对精神疾病如此重要，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，”Widge说。

该团队开发了算法，这样在刺激后，他们可以从患者的行为和直接从他们的大脑活动追踪患者的认知控制能力。每当患者在认知控制的实验室测试中表现较差时，控制器方法就会增加刺激。

维吉说:“这个系统可以读取大脑活动，当病人遇到困难时，从大脑活动中‘解码’，然后对大脑施加小脉冲电刺激，帮助他们克服困难。”“我经常用电动自行车作比喻。当有人踩踏板有困难时，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东西。”

这项研究首次表明:

• 一种与精神疾病相关的特定人类心理功能可以通过精确定向的电刺激可靠地得到增强;

• 内部脑囊结构中有一些特定的子部分对认知增强特别有效;和

• 闭环算法作为控制器的效果是随机激励的两倍。

一些患者除了癫痫外还有明显的焦虑。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，因为他们更能够将他们的想法从痛苦转移到他们想要的东西上。Widge说，这表明这种方法可以用于治疗严重和药物耐药性焦虑症、抑郁症或其他疾病的患者。

“这可能是治疗精神疾病的一种全新方法。我们可以给病人一种工具，让他们控制自己的思想，而不是试图抑制症状，”Widge说。“我们可以让他们重新坐在驾驶座上，让他们有一种新的自主感。”

研究小组正在准备临床试验。因为目标为提高认知控制食品和药物管理局已经批准的深部脑刺激,Widge说这项研究可以用现有的工具和设备,一旦审判正式批准,这个注意当前医疗实践的翻译可以快速。

多尔蒂说:“这些发现的美妙之处在于，我们现在能够进行临床试验，进一步证明其有效性，然后有希望帮助那些迫切需要额外干预来治疗疾病的耐药患者。”

原文检索：

Closed-loop enhancement and neural decoding of cognitive control in humans