对于数百万患(huàn)有癫(diān)痫(xián)症和帕金森(sēn)病(bìng)等运动(dòng)障碍的人(rén)来说,脑的电刺激已经扩大了治疗的可能性。未来,电刺激可能(néng)会帮助患有精神疾(jí)病和直接脑损伤(shāng)(如卒中)的人(rén)。
梅(méi)奥诊所官(guān)网9月3日消息(xī)
然(rán)而,研究大脑网络(luò)如何相互作用是很复(fù)杂(zá)的。可以通过在患(huàn)者大脑的一个区域(yù)提供短暂(zàn)的(de)电(diàn)流脉冲(chōng)同时测量其(qí)他区(qū)域的电压响(xiǎng)应来(lái)探索大脑(nǎo)网络。原则上,人们应该能够从这些(xiē)数据中(zhōng)推断(duàn)出(chū)大脑网络的结构。然(rán)而,对于真实世(shì)界的数(shù)据,这个问题很困难,因为记录的信号很(hěn)复杂,并且可以进行测(cè)量的非常有限。
为了使问题易于管理,梅奥诊(zhěn)所(Mayo Clinic)的研(yán)究(jiū)人员开发了一套(tào)范(fàn)例(lì)或(huò)观点,以简化电(diàn)刺激对(duì)大脑(nǎo)影(yǐng)响(xiǎng)之间的比较。由于科学(xué)文献中不存在表征输入集合如(rú)何在人类(lèi)大(dà)脑区域中融合(hé)的数学(xué)技术,因此 Mayo 团(tuán)队与(yǔ)人工智(zhì)能 (AI) 算法领域的国际专(zhuān)家合作开(kāi)发了一种称为“基本轮廓曲线识别”的新(xīn)型算法(fǎ)。”
在《PLOS 计算生(shēng)物学》(PLOS Computational Biology)杂志上发表的这项(xiàng)研究中,一(yī)名脑(nǎo)肿瘤(liú)患(huàn)者在切除(chú)肿瘤之前(qián)接受了皮层电(diàn)图(ECoG)电极(jí)阵列的放置,以(yǐ)定位癫痫发作并绘制(zhì)大脑(nǎo)功能图。每次电(diàn)极相互(hù)作用都(dōu)会导致使用新算法研究(jiū)数百到数千个时间点(diǎn)。
研究于2021年9月(yuè)2日发表在《PLOS Computational Biology》(最新(xīn)影响因(yīn)子:4.475)杂志上
“我们的研究(jiū)结果表(biǎo)明,这(zhè)种(zhǒng)新型算法可以帮助我们了解哪(nǎ)些大脑区域直接相(xiàng)互交互,这反过(guò)来又可(kě)以帮助指导(dǎo)电(diàn)极的放(fàng)置,以用(yòng)于治疗脑(nǎo)部疾病网络的(de)刺激设备,” 该研究(jiū)的第一作者、梅奥诊所神经外(wài)科医(yī)生(shēng)、医学博士 Kai Miller 说。
Kai Miller 医生
“随着新技术的(de)出现,这种算法(fǎ)可能会帮助我们(men)更好地治疗癫痫、帕金森病等运动障碍以及强迫症(zhèng)和(hé)抑郁症等精神疾病患者(zhě)。”
“迄今(jīn)为止,神经(jīng)系统数据可能是人工(gōng)智能研究人员建模时最(zuì)具(jù)挑战性和(hé)最令人兴奋的数据,”研究(jiū)合(hé)著者兼 Google Research Brain 团队成员(yuán) Klaus-Robert Mueller 博士说。Mueller 博士是(shì)柏林(lín)学习和数据基础研究(jiū)所(Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data)的联合(hé)主(zhǔ)任和机器学习小(xiǎo)组(zǔ)(Machine Learning Group)的主(zhǔ)任, 研究所(suǒ)和机器(qì)学(xué)习小组(zǔ)都在柏林技术大学(xué)(Technical University of Berlin)。
在这(zhè)项研究(jiū)中,作者提供了一个可下载的代码(mǎ)包,以便其他人可以探索(suǒ)该技(jì)术。“共(gòng)享开发的代码(mǎ)是我们帮助(zhù)研究可重复性努力(lì)的核心部分,”梅(méi)奥诊(zhěn)所生(shēng)物医学工程师和资深作者 Dora Hermes 博士说。