旨在傳遞與人的情感和行為相協調的電脈衝的腦部植入裝置，首次在人體上進行測試。由美國軍方研究機構——國防高階研究計劃局（DARPA）資助的兩個團隊，已經開始對閉環腦部植入裝置進行初步試驗，這些裝置使用演算法來檢測與情緒障礙相關的模式。這些裝置可以在沒有醫生干預的情況下，使大腦恢復到健康狀態。
這項工作於去年11月在華盛頓特區舉行的神經科學學會（SfN）會議上提出，最終可能為治療抵抗當前療法的嚴重精神疾病提供一種方法。它也引發了棘手的倫理問題，尤其是因為這項技術可能會讓研究人員即時地訪問一個人的內心感受。
通用方法——使用腦部植入裝置傳遞改變神經活動的電脈衝——被稱為深部腦刺激。它被用於治療帕金森病等運動障礙，但在針對情緒障礙進行測試時效果較差。早期證據表明，持續刺激某些大腦區域可以緩解慢性抑鬱症，但一項涉及90名抑鬱症患者的大型研究發現，經過一年的治療後，病情沒有改善。
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DARPA資助專案的科學家們表示，他們的工作可能會在早期嘗試失敗的地方取得成功，因為他們專門設計了腦部植入裝置來治療精神疾病——並且僅在需要時才開啟。“我們已經瞭解了很多關於我們當前技術的侷限性，”加州大學舊金山分校的神經科學家愛德華·張說，他正在領導其中一個專案。
DARPA正在支援張的研究小組和馬薩諸塞州總醫院（MGH）的另一個研究小組，最終目標是治療患有抑鬱症和創傷後應激障礙計程車兵和退伍軍人。每個團隊都希望建立一個植入電極系統，以跟蹤大腦活動，同時刺激器官。
這些研究小組正在癲癇患者身上開發他們的技術，這些患者已經植入了電極以跟蹤癲癇發作。研究人員可以使用這些電極來記錄間歇性刺激大腦時發生的情況——而不是像舊的植入裝置那樣持續刺激。
情緒地圖
在SfN會議上，南加州大學的電氣工程師奧米德·薩尼與張的研究團隊合作，展示了第一張關於情緒如何隨時間在大腦中編碼的地圖。他和他的同事與六名植入電極的癲癇患者合作，在一到三週的時間裡詳細跟蹤他們的大腦活動和情緒。透過比較這兩種型別的資訊，研究人員可以建立一個演算法，從該人的大腦活動中解碼其不斷變化的情緒。出現了一些廣泛的模式，特別是在以前與情緒相關的大腦區域。
薩尼說，張和他的團隊已經準備好儘快在一個合適的志願者身上測試他們新的單閉環系統。張補充說，該小組已經對人體進行了一些閉環刺激測試，但他拒絕提供細節，因為這項工作是初步的。
MGH團隊正在採取不同的方法。他們不想檢測特定的情緒或精神疾病，而是想繪製與多種疾病中存在的行為相關的大腦活動圖——例如注意力不集中和缺乏同情心。在SfN會議上，他們報告了他們開發的演算法的測試，該演算法用於在一個人從設定的任務（例如匹配數字影像或識別面部表情）中分心時刺激大腦。
研究人員發現，向參與決策和情感的大腦區域傳遞電脈衝，顯著提高了測試參與者的表現。該團隊還繪製了當一個人因為健忘或分心而開始在設定的任務中失敗或減速時發生的大腦活動，並發現他們能夠透過刺激來逆轉這種情況。他們現在開始測試使用特定的大腦活動模式作為觸發器來自動刺激大腦的演算法。
個性化治療
貝勒醫學院的精神病學家韋恩·古德曼希望，閉環刺激將被證明是一種比以前嘗試的深部腦刺激更好的情緒障礙長期治療方法——部分原因是最新一代演算法更加個性化，並且基於生理訊號，而不是醫生的判斷。“你必須進行大量的調整才能使其正確，”古德曼說，他即將啟動一項小型閉環刺激試驗，以治療強迫症。
他說，刺激與情緒相關的大腦區域的一個挑戰是，可能會過度糾正情緒，產生極端的幸福感，淹沒所有其他感覺。其他倫理考慮因素來自於閉環刺激中使用的演算法可以告訴研究人員關於這個人的情緒，超出行為或面部表情可能顯示的內容。哈佛大學神經工程師兼精神病學家、MGH團隊的工程主管阿里克·維奇說，雖然研究人員無法讀取人們的想法，“我們將有權訪問編碼他們感受的活動”。與張和古德曼的團隊一樣，維奇的團隊正在與神經倫理學家合作，解決圍繞其工作的複雜倫理問題。
儘管如此，張說，他的團隊和其他團隊正在開發的刺激技術只是改善情緒障礙治療的第一步。他預測，來自腦部植入裝置試驗的資料可以幫助研究人員開發非侵入性精神疾病療法，透過顱骨刺激大腦。“這些技術令人興奮的地方在於，”他說，“我們將首次擁有一個瞭解大腦的視窗，在那裡我們知道當某人復發時大腦中發生了什麼。”
本文經許可轉載，首次發表於2017年11月22日。