对于数百万患有癫痫症和帕金(jīn)森病等运动障碍的人来说(shuō),脑的电刺激(jī)已经扩大了治疗的可能性。未(wèi)来,电刺(cì)激(jī)可能会帮助患有精神疾(jí)病和直接脑(nǎo)损(sǔn)伤(如卒中)的人。
梅奥诊所官网9月3日消息
然而,研究大脑(nǎo)网络如何相互(hù)作用是很(hěn)复杂的。可以通(tōng)过在患者大脑的(de)一个区域(yù)提供(gòng)短暂的电流(liú)脉冲同时(shí)测(cè)量(liàng)其他区(qū)域的电压响应来探(tàn)索(suǒ)大脑(nǎo)网络。原则上,人们应该(gāi)能够从(cóng)这些数(shù)据中推断出大脑网络的结构。然而,对于真(zhēn)实世界的数据,这(zhè)个(gè)问题很困难(nán),因为记录的信号很复杂(zá),并且可以进行(háng)测量的非(fēi)常(cháng)有限。
为了使问(wèn)题易于管理,梅奥(ào)诊所(Mayo Clinic)的(de)研究人(rén)员开发了一套(tào)范例或观(guān)点,以简化电刺(cì)激对大(dà)脑影响之间的比(bǐ)较。由于科学文献(xiàn)中不存在表征输入集(jí)合(hé)如何在人类大(dà)脑(nǎo)区域中融合的数学技术,因此 Mayo 团队与人工智能 (AI) 算法(fǎ)领域的国际(jì)专家(jiā)合作开发了一种(zhǒng)称为“基本轮廓曲线识(shí)别”的(de)新型算法。”
在《PLOS 计算生物学》(PLOS Computational Biology)杂志上发表的这项研究中,一名脑肿瘤(liú)患者在(zài)切(qiē)除肿瘤之前接受了皮层(céng)电图(tú)(ECoG)电(diàn)极(jí)阵列的放置(zhì),以定(dìng)位癫(diān)痫发作并绘制大(dà)脑功(gōng)能图。每次电极相互作用都会导致使用新(xīn)算法研(yán)究数百到数(shù)千个时间点。
研究于2021年9月2日发表在《PLOS Computational Biology》(最(zuì)新影响因子:4.475)杂志上
“我们的研究结果表明,这(zhè)种新型(xíng)算法可以帮助(zhù)我们了解哪(nǎ)些大脑区域直(zhí)接相互交互,这反过来(lái)又可以帮助指导电(diàn)极的(de)放置,以用于治疗(liáo)脑部疾(jí)病网(wǎng)络的刺激设备,” 该研究的第一(yī)作(zuò)者、梅奥诊所神经外科医生、医(yī)学博士 Kai Miller 说。
Kai Miller 医(yī)生
“随(suí)着(zhe)新技术的(de)出现,这种算法(fǎ)可能会帮助我(wǒ)们更(gèng)好(hǎo)地治疗癫痫、帕金(jīn)森病等运动(dòng)障(zhàng)碍(ài)以及强迫症(zhèng)和抑(yì)郁症等精神疾病患者。”
“迄今为止,神经系(xì)统数据(jù)可能(néng)是(shì)人工智能研(yán)究(jiū)人员建模(mó)时最具挑战性和最令人兴(xìng)奋的数据,”研(yán)究合著者(zhě)兼(jiān) Google Research Brain 团队(duì)成员 Klaus-Robert Mueller 博(bó)士说。Mueller 博士是柏(bǎi)林学习和数(shù)据基础研(yán)究所(Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data)的联合主任和机(jī)器学习(xí)小组(Machine Learning Group)的主任, 研(yán)究所和机器学习小组都在柏林技术大(dà)学(Technical University of Berlin)。
在这项研究(jiū)中,作者提供了一个可下(xià)载(zǎi)的代码包,以便其他人(rén)可以探索(suǒ)该技术。“共享开发的(de)代码是我们帮助研究可(kě)重复性努力(lì)的核心部分,”梅奥诊所生物医学工程师和资深作(zuò)者 Dora Hermes 博士说。