对于(yú)数(shù)百万患有癫痫症和帕金森(sēn)病(bìng)等运动障碍的人(rén)来说,脑的(de)电刺激已(yǐ)经扩大了治疗的可能性(xìng)。未来,电刺(cì)激可能会帮助患有(yǒu)精神(shén)疾病和(hé)直接脑损伤(如卒(zú)中(zhōng))的(de)人。
梅奥(ào)诊(zhěn)所官网9月3日消息
然而,研究(jiū)大(dà)脑网络如何相互(hù)作用(yòng)是很复杂的。可以通过在患者大脑的一个区域提供短暂的电(diàn)流脉冲同(tóng)时(shí)测量其他(tā)区域的电压响应来探(tàn)索大脑网络。原则上,人们应(yīng)该能够从这些数据中推断出大脑网络的结构。然(rán)而,对于真实(shí)世(shì)界(jiè)的数据,这个问题(tí)很困难(nán),因为记录的信号很复杂,并且可以进行(háng)测量的非常(cháng)有限(xiàn)。
为了使问题(tí)易于管(guǎn)理,梅奥诊所(Mayo Clinic)的研(yán)究人员开发了一套范例或观点,以简化电刺激对大脑影响之间(jiān)的比较。由于科(kē)学文献中不存在表征输入集合如何在人类大脑区域中融合的数学技术(shù),因此(cǐ) Mayo 团队与人工智能 (AI) 算(suàn)法领域的国际专家合作开发了一种(zhǒng)称为“基本轮廓曲线(xiàn)识别”的新型算法。”
在《PLOS 计算生(shēng)物学》(PLOS Computational Biology)杂志上发表的这项研究中,一(yī)名脑肿瘤患者在(zài)切除肿瘤之前接受了皮层电图(ECoG)电极阵列的放置(zhì),以(yǐ)定位癫痫发(fā)作并绘制大脑功能图。每次电极相互作用都会导致使(shǐ)用新算法研究数(shù)百到数千个时间点。
研究(jiū)于2021年9月2日发表在《PLOS Computational Biology》(最新影响因(yīn)子:4.475)杂志(zhì)上
“我们的研究结果表明,这(zhè)种(zhǒng)新(xīn)型算法可(kě)以帮助我们了(le)解哪些大(dà)脑区域(yù)直接相互交互,这(zhè)反过来又可以(yǐ)帮助指导(dǎo)电极的放置(zhì),以(yǐ)用于治疗(liáo)脑(nǎo)部疾病网络的刺激(jī)设备,” 该研究的第一作者、梅奥诊所神经外(wài)科医生、医学(xué)博士 Kai Miller 说。
Kai Miller 医生
“随着新技术的(de)出现,这种(zhǒng)算(suàn)法可能会帮(bāng)助我们更好地治(zhì)疗癫痫、帕金森(sēn)病(bìng)等运动障(zhàng)碍以及强迫(pò)症和抑郁(yù)症等精神疾病患者。”
“迄今为止,神经系统数(shù)据可能(néng)是人工(gōng)智能(néng)研究人员建模时最具挑战性和最令人兴奋(fèn)的数据(jù),”研究合著者兼 Google Research Brain 团队成员(yuán) Klaus-Robert Mueller 博士说。Mueller 博士是柏(bǎi)林(lín)学习和数据基础研究所(Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data)的联合主任和机器学习小组(Machine Learning Group)的主任, 研究所和机(jī)器(qì)学习(xí)小组都在柏林技术(shù)大学(xué)(Technical University of Berlin)。
在这项研究中,作者提供了一(yī)个可下载的代码包,以便其他人可以(yǐ)探(tàn)索该技术。“共(gòng)享开发的代码是我们帮(bāng)助研究可重(chóng)复性(xìng)努力的核心(xīn)部分,”梅奥诊(zhěn)所生物医(yī)学工(gōng)程师和资深作(zuò)者 Dora Hermes 博士(shì)说。