对(duì)于(yú)数百(bǎi)万患有癫痫症和帕金森病(bìng)等运动(dòng)障碍的人来说,脑的电刺激已(yǐ)经扩大了治疗的可能(néng)性。未来(lái),电刺激可能会(huì)帮助患(huàn)有精神(shén)疾病和直接脑(nǎo)损(sǔn)伤(如卒中)的人。
梅奥诊所官网9月3日消息
然而(ér),研究大脑网络如何相互作用是很(hěn)复杂(zá)的。可以通过在患者大脑的一个区域(yù)提供短(duǎn)暂的电(diàn)流脉(mò)冲同时测量其他区域的(de)电压(yā)响应(yīng)来探索大脑网络。原则(zé)上(shàng),人们(men)应该能够从(cóng)这些数据中推(tuī)断出大(dà)脑网(wǎng)络的结构。然(rán)而,对于真实世界的数据,这个问题很困难(nán),因为记录的信号很复杂,并(bìng)且可以进行测量的非常有限(xiàn)。
为了使问题易于管理,梅奥诊(zhěn)所(suǒ)(Mayo Clinic)的研究人员(yuán)开发了(le)一套范(fàn)例或(huò)观(guān)点(diǎn),以简化电刺(cì)激对(duì)大脑(nǎo)影(yǐng)响之间的比较。由于科学文献中不存在表征输入(rù)集合如何在(zài)人类大脑区(qū)域中融合的数(shù)学技术,因此 Mayo 团队与人工智能(néng) (AI) 算法(fǎ)领域的(de)国际专家合作开(kāi)发(fā)了一种称为“基本轮(lún)廓曲线识别”的(de)新型算法。”
在(zài)《PLOS 计算生(shēng)物学》(PLOS Computational Biology)杂志上(shàng)发表的这项研究中,一名脑肿瘤患者在切除肿瘤之前(qián)接受(shòu)了皮层电图(ECoG)电(diàn)极阵列的放(fàng)置,以定位癫痫发作并绘(huì)制(zhì)大脑功能图。每次电极相互作用都会(huì)导致使用新(xīn)算法(fǎ)研究数(shù)百到数千个时间点。
研(yán)究于2021年9月2日发表在《PLOS Computational Biology》(最新(xīn)影响因子:4.475)杂志上(shàng)
“我们的研究结果表明,这种新型算法可以(yǐ)帮助我们了解哪些大脑区域直接相(xiàng)互交(jiāo)互(hù),这反过来又(yòu)可以帮助(zhù)指导(dǎo)电极(jí)的放置,以(yǐ)用于治疗脑(nǎo)部疾病网络的(de)刺(cì)激(jī)设备,” 该研究的(de)第一作(zuò)者、梅奥诊所(suǒ)神经外科医生、医(yī)学博士 Kai Miller 说。
Kai Miller 医生
“随着新技术的出现,这种算(suàn)法可(kě)能会帮助我们(men)更好地治(zhì)疗癫痫、帕金森病等(děng)运动障碍以及强(qiáng)迫症和抑郁症(zhèng)等精神疾病患(huàn)者。”
“迄今(jīn)为止,神(shén)经系统数据可(kě)能是人工智能研究(jiū)人(rén)员建模时最具挑战性和最(zuì)令人兴奋的数据,”研(yán)究合(hé)著(zhe)者兼 Google Research Brain 团队成员 Klaus-Robert Mueller 博士说。Mueller 博士是柏(bǎi)林学(xué)习和数据基(jī)础研究所(Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data)的联合主(zhǔ)任和(hé)机器学习(xí)小组(Machine Learning Group)的主任, 研究所和机(jī)器学(xué)习小组都(dōu)在柏林技术大学(Technical University of Berlin)。
在这项(xiàng)研究中,作者提供了一(yī)个可下载(zǎi)的代码(mǎ)包,以(yǐ)便其他人可以探索该技术(shù)。“共(gòng)享开发的代码是我(wǒ)们帮助研究可重复性努(nǔ)力的核心部分,”梅(méi)奥诊所生物医学工程师和资深作者(zhě) Dora Hermes 博士说(shuō)。