裝上“快樂(lè)開(kāi)關(guān)”
2024-06-08 19:01:48毛振華宋瑞
瞭望東方周刊 2024年11期
毛振華 宋瑞
2024 年4 月18 日，劉爽（右二）與神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)測(cè)試“神工- 神心”抑郁評(píng)估腦機(jī)交互系統(tǒng)
在手機(jī)上調(diào)整好模式和參數(shù)后，一鍵便可“屏蔽”負(fù)面情緒，讓抑郁癥患者重新“掌控”身體；頭戴電極帽，聽(tīng)一系列聲音，機(jī)器便可分析出受試者的抑郁癥狀態(tài)……當(dāng)前，在科幻大片中通過(guò)“人機(jī)互聯(lián)”測(cè)試并“控制”人類(lèi)情緒的場(chǎng)景，已成為現(xiàn)實(shí)。其運(yùn)用的技術(shù)，正是腦機(jī)接口。
世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球有超過(guò)3.5億人受到抑郁癥困擾，預(yù)計(jì)到2030年，抑郁癥將成為世界第一大負(fù)擔(dān)疾病。中國(guó)精神衛(wèi)生調(diào)查顯示，我國(guó)成人抑郁障礙終生患病率為6.8%，其中抑郁癥為3.4%，我國(guó)患抑郁癥人數(shù)達(dá)9500萬(wàn)。
抑郁癥患者常常持續(xù)陷入情緒低落、興趣減退、意志活動(dòng)減弱的狀態(tài)。雖然有些患者可通過(guò)抗抑郁藥物、心理治療等獲得癥狀改善，但其發(fā)病率高、復(fù)發(fā)率高、治愈率低的特點(diǎn)，一直以來(lái)都是精神障礙類(lèi)疾病的一大頑疾，而腦機(jī)接口技術(shù)正在為治療抑郁癥的科學(xué)研究和臨床應(yīng)用提供新視角。
“關(guān)閉”負(fù)面情緒
清晨起床，吳曉天（化名）的第一件事是在手機(jī)App里調(diào)好參數(shù)，再用類(lèi)似遙控器的程控器抵住胸口按下按鍵。隨著“嘀”的一聲，吳曉天挺直身體、眉目清明，瞬間有種神清氣爽的感覺(jué)。他形容，這像一股精神力量在身體散開(kāi)，仿佛重新掌握了身體的“控制權(quán)”。
醫(yī)生調(diào)試靶點(diǎn)的幾個(gè)小時(shí)里，他的情緒隨著電流波動(dòng)來(lái)回變化——有的就像是注入了前所未有的能量，有的就像是瞬間聽(tīng)聞噩耗。
作為世界首批使用具有腦機(jī)接口功能的腦起搏器，通過(guò)多靶點(diǎn)聯(lián)合刺激治療抑郁癥的患者之一，吳曉天在接受腦機(jī)接口手術(shù)后受到廣泛關(guān)注。
吳曉天向媒體透露，他的右胸位置埋著兩個(gè)硬幣大小的電子設(shè)備，是腦起搏器。兩根電線(xiàn)由此出發(fā)延伸至耳后，再?gòu)暮竽X延伸到大腦前側(cè)，與在大腦前端和情緒相關(guān)的神經(jīng)核團(tuán)上植入的兩根電極相連，每條電極上有8個(gè)刺激點(diǎn)。
其原理是當(dāng)患者打開(kāi)“體外開(kāi)關(guān)”，腦起搏器供電，電極末端放電，從而刺激大腦前端神經(jīng)核團(tuán)上的靶點(diǎn)，幫助改善抑郁癥患者情緒。
吳曉天向媒體介紹，他在手機(jī)App上可以自由切換“工作模式”和“休息模式”，兩者刺激的靶點(diǎn)不同。白天，他會(huì)把程序調(diào)到“工作模式”，也叫“抗抑郁模式”，此時(shí)他會(huì)精神飽滿(mǎn)，對(duì)周?chē)囊磺谐錆M(mǎn)興趣。夜晚睡覺(jué)前，切換到“休息模式”后，他會(huì)進(jìn)入沉靜狀態(tài)，話(huà)少一點(diǎn)，聲音低一些，能在夜間更好地進(jìn)入睡眠，以使大腦得到適當(dāng)?shù)男菹⒑突謴?fù)。
吳曉天坦言，在切換的過(guò)程中，他會(huì)有一種失落的感覺(jué)，就像突然失去了一種支撐，但這種感覺(jué)很快會(huì)消失。如今，吳曉天已能熟練操控體內(nèi)的“情緒調(diào)節(jié)裝置”，讓他仿佛回到15歲時(shí)的精神狀態(tài)。
因?yàn)榍嗌倌陼r(shí)期的一些經(jīng)歷，“90后”的吳曉天開(kāi)啟了長(zhǎng)達(dá)十余年的抗抑郁經(jīng)歷。在多年的心理咨詢(xún)、吃藥、氣功、催眠、針灸等治療手段見(jiàn)效甚微后，他在網(wǎng)上了解到上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院功能神經(jīng)外科的“腦機(jī)接口治療難治性抑郁癥”臨床研究項(xiàng)目。
2020年12月，上海瑞金醫(yī)院腦機(jī)接口及神經(jīng)調(diào)控中心啟動(dòng)該項(xiàng)目，嘗試開(kāi)發(fā)難治性抑郁癥的最新治療方法。
該醫(yī)院功能神經(jīng)外科、腦機(jī)接口神經(jīng)調(diào)控中心主任孫伯民向媒體介紹，抑郁癥這類(lèi)精神疾病主要由于腦內(nèi)神經(jīng)環(huán)路功能紊亂引起，項(xiàng)目通過(guò)腦機(jī)對(duì)接開(kāi)展物理治療，用電極芯片可直連神經(jīng)環(huán)路，再通過(guò)電刺激進(jìn)行神經(jīng)調(diào)控治療。
2020年1月4日，北京，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院神經(jīng)外科意識(shí)障礙病區(qū)正式揭牌。圖為治療過(guò)程
通過(guò)嚴(yán)格的倫理篩查和層層篩選，吳曉天成為該研究項(xiàng)目的第10號(hào)患者，并于2022年1月接受了手術(shù)治療。吳曉天稱(chēng)，手術(shù)后進(jìn)行開(kāi)機(jī)測(cè)試時(shí)，一瞬間不自覺(jué)地掉了眼淚。醫(yī)生調(diào)試靶點(diǎn)的幾個(gè)小時(shí)里，他的情緒隨著電流波動(dòng)來(lái)回變化——有的就像是注入了前所未有的能量，有的就像是瞬間聽(tīng)聞噩耗。
之后的幾個(gè)月，吳曉天在醫(yī)生的幫助下練習(xí)，實(shí)現(xiàn)了有效調(diào)節(jié)自己的情緒。
一般而言，醫(yī)生不會(huì)讓患者自己調(diào)節(jié)模式，但醫(yī)生認(rèn)為吳曉天神經(jīng)較敏感，懂自控，可以根據(jù)自身狀況進(jìn)行切換，醫(yī)生將調(diào)節(jié)的權(quán)限交到他手里，讓他可以通過(guò)手機(jī)App遠(yuǎn)程調(diào)控腦起搏器的刺激模式。
公開(kāi)信息顯示，目前，此項(xiàng)研究已入組23名患者，術(shù)后患者抑郁癥狀的平均改善率超過(guò)60%。
也有人擔(dān)憂(yōu)，腦機(jī)接口技術(shù)涉及對(duì)患者大腦活動(dòng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)控，人的情緒或意識(shí)一旦由機(jī)器操控，是否存在患者隱私安全以及倫理問(wèn)題。
機(jī)器人“把脈問(wèn)診”
腦機(jī)接口根據(jù)電極位置，可分為“侵入式”和“非侵入式”。“侵入式”腦機(jī)接口技術(shù)將電極植入到大腦內(nèi)部，直接提取神經(jīng)信號(hào)，具有更高的信號(hào)質(zhì)量，但可能存在生物相容性等問(wèn)題。吳曉天選擇的抑郁癥治療方式，便屬于這種。
而“非侵入式”腦機(jī)接口技術(shù)，通過(guò)可穿戴的腦電波檢測(cè)設(shè)備獲取腦電信號(hào)，對(duì)人體無(wú)傷害，具備安全、便捷、高效等特點(diǎn)，但由于頭骨的屏障作用，采集到的腦電信號(hào)相對(duì)較弱且易受干擾。國(guó)內(nèi)也有不少研究團(tuán)隊(duì)選擇這一“賽道”，對(duì)抑郁癥患者進(jìn)行“把脈問(wèn)診”。
2023年6月底，在天津舉辦的第十四屆夏季達(dá)沃斯論壇上，我國(guó)首款抑郁癥篩查機(jī)器人正式亮相。這款“神工—神心”抑郁評(píng)估腦機(jī)交互系統(tǒng)是天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一款面向抑郁癥輔助診斷的情感腦機(jī)交互系統(tǒng)，可通過(guò)采集患者頭部信號(hào)，檢測(cè)患者大腦活動(dòng)模式，評(píng)估患者抑郁狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抑郁癥的客觀篩查。
受試者戴上采集腦電信號(hào)的電極帽后，系統(tǒng)會(huì)間隔播放一系列高頻聲音，刺激誘發(fā)受試者的腦電信號(hào)產(chǎn)生高頻振蕩。此時(shí)，機(jī)器人就會(huì)采集到腦電信號(hào)并解碼受試者的情緒信息，構(gòu)建識(shí)別模型，進(jìn)行抑郁智能輔助診斷。
“通常10到15分鐘，機(jī)器就能夠生成一份受試者抑郁風(fēng)險(xiǎn)的輔助評(píng)估報(bào)告?！碧旖虼髮W(xué)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室主任助理劉爽說(shuō)，通過(guò)這種方式，可以對(duì)抑郁癥患者進(jìn)行客觀的病癥篩查，更早地發(fā)現(xiàn)和干預(yù)抑郁癥。
談及該機(jī)器人的研發(fā)初衷，劉爽說(shuō)，目前抑郁癥的診斷大多通過(guò)心理評(píng)估和訪(fǎng)談等方式進(jìn)行，醫(yī)生根據(jù)患者主訴癥狀并結(jié)合自身臨床經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷，具有主觀性?！拔覀兿Ｍ麑ふ业较鄬?duì)客觀的評(píng)估方法，幫助醫(yī)生更客觀地進(jìn)行抑郁癥診斷。”
“骨折通常拍個(gè)片子就能看出來(lái)，但抑郁癥就像團(tuán)迷霧，沒(méi)有客觀的診斷指標(biāo)。作為精神科大夫，我一直希望有工具能幫助我看到病情的‘全貌。”天津市安定醫(yī)院主任醫(yī)師李美娟說(shuō)。
帶著這樣的目標(biāo)，2017年起，劉爽帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的高頻腦電誘發(fā)范式，并前往全國(guó)多地醫(yī)院采集抑郁癥患者的腦電數(shù)據(jù)?！拔覀?cè)O(shè)置了不同聲音分別讓抑郁癥患者聽(tīng)，最終獨(dú)創(chuàng)了一種我們稱(chēng)之為Chirp（啁啾）的高頻穩(wěn)態(tài)響應(yīng)誘發(fā)范式，能誘發(fā)出穩(wěn)定的抑郁癥電生理靶標(biāo)。”劉爽說(shuō)。
采集了500多名抑郁癥患者的腦電數(shù)據(jù)后，劉爽團(tuán)隊(duì)建立了抑郁癥評(píng)估模型，基于以上技術(shù)研發(fā)了“神工—神心”抑郁評(píng)估腦機(jī)交互系統(tǒng)。劉爽介紹，該系統(tǒng)目前已在多家醫(yī)院進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試性能表現(xiàn)良好。
從2022年研發(fā)出第一代樣機(jī)，到2023年更新迭代第二代樣機(jī)，“神工—神心”機(jī)器人系統(tǒng)目前已授權(quán)和公開(kāi)2項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利、7項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利、2項(xiàng)國(guó)家軟件著作權(quán)?！斑@套系統(tǒng)已經(jīng)在一定范圍的抑郁癥患者里做過(guò)測(cè)試，產(chǎn)生了一定效果，我們希望能夠盡快推進(jìn)臨床試驗(yàn)，造福更多抑郁癥患者?！?/p>
劉爽和她的團(tuán)隊(duì)用情感計(jì)算賦予精神醫(yī)學(xué)更多溫度，在精神分裂、孤獨(dú)癥、焦慮等精神疾病的腦機(jī)制及干預(yù)治療方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。
從2014年開(kāi)始，在非侵入式腦機(jī)接口方面，天津大學(xué)神經(jīng)工程團(tuán)隊(duì)針對(duì)精神醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、重癥醫(yī)學(xué)等不同腦疾病研發(fā)出了20多款產(chǎn)品，取名“神工系列”。天津大學(xué)副校長(zhǎng)、腦機(jī)交互與人機(jī)共融海河實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任明東說(shuō)，“神工”既是“神經(jīng)工程專(zhuān)業(yè)”的縮寫(xiě)，同時(shí)也寄予了科研工作者的美好期望，希望所研發(fā)的產(chǎn)品像鬼斧神工一樣，幫助更多病人恢復(fù)喪失的能力。
“腦機(jī)接口是一項(xiàng)新興技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械等多種學(xué)科，我們需要給腦機(jī)接口研究更多時(shí)間、更多寬容?！?/blockquote>
療法仍需驗(yàn)證
讓截癱患者實(shí)現(xiàn)“腦控喝水”，讓肢體無(wú)法正?；顒?dòng)的患者重獲“肢體自由”……當(dāng)前，腦機(jī)接口技術(shù)在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域已獲得較大突破，有望作為醫(yī)療器械向臨床治療領(lǐng)域推動(dòng)。然而，對(duì)于抑郁癥、孤獨(dú)癥等心理和精神疾病的治療而言，腦機(jī)接口技術(shù)可能才邁出第一步。
有專(zhuān)家認(rèn)為，抑郁癥的誘發(fā)原因難以明確，與抑郁癥相關(guān)聯(lián)的深腦區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。用腦機(jī)接口治療抑郁癥在個(gè)別患者身上奏效，并不意味著療法已成熟，未來(lái)仍需更多臨床驗(yàn)證。
面對(duì)這一新興科技，不少人表達(dá)了質(zhì)疑，稱(chēng)這是一種新型“電子毒品”，容易使患者成癮；也有人擔(dān)憂(yōu)，腦機(jī)接口技術(shù)涉及對(duì)患者大腦活動(dòng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)控，人的情緒或意識(shí)一旦由機(jī)器操控，是否存在患者隱私安全以及倫理問(wèn)題。
上海交通大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系教授呂寶糧公開(kāi)表示，對(duì)正常人要慎重使用腦機(jī)接口技術(shù)，倫理的界限一定要非常明確。
對(duì)此，孫伯民表示，上海瑞金醫(yī)院花了一年多時(shí)間申請(qǐng)臨床倫理學(xué)論證。他介紹了該項(xiàng)目第一批臨床試驗(yàn)者的篩選過(guò)程：首先，要通過(guò)抑郁癥量表和醫(yī)生問(wèn)診確定患者確實(shí)患有抑郁癥；同時(shí)，患者還要有過(guò)一定量的治療，包括患病期間吃了什么藥、吃了多長(zhǎng)時(shí)間；除此之外，還要考慮患者的年齡，以及是否有相關(guān)疾病。
腦機(jī)接口技術(shù)涉及對(duì)患者大腦活動(dòng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)控，因此有人擔(dān)憂(yōu)隱私安全及倫理問(wèn)題
孫伯民說(shuō)，并不是所有抑郁癥患者都符合項(xiàng)目要求，在上百個(gè)報(bào)名人選里，最終只有26名合格。他們屬于“難治性抑郁癥”，使用一般抑郁癥治療方式效果不佳。
吳曉天曾公開(kāi)表示說(shuō)，對(duì)他來(lái)說(shuō)，腦機(jī)接口的療法是一種必要的治療手段。如果沒(méi)有它，他可能就會(huì)陷入抑郁和痛苦中，這是一種自救。
劉爽呼吁，開(kāi)展腦機(jī)接口治療，需要在倫理和隱私保護(hù)方面建立專(zhuān)門(mén)的指南，確保所有研究和治療都遵循嚴(yán)格的倫理標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，要開(kāi)發(fā)安全的數(shù)據(jù)處理方案，確保患者的腦電活動(dòng)數(shù)據(jù)和個(gè)人信息得到充分保護(hù)。
今年2月，國(guó)家科技倫理委員會(huì)人工智能倫理分委員會(huì)研究編制了《腦機(jī)接口研究倫理指引》，指出“腦機(jī)接口研究應(yīng)適度且無(wú)傷害，研究的根本目的是輔助、增強(qiáng)、修復(fù)人體的感覺(jué)—運(yùn)動(dòng)功能或提升人機(jī)交互能力”。
《腦機(jī)接口研究倫理指引》強(qiáng)調(diào)，在人體上開(kāi)展腦機(jī)接口研究，應(yīng)根據(jù)《涉及人的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究倫理審查辦法》等相關(guān)法規(guī)申請(qǐng)并通過(guò)倫理審查，需根據(jù)手術(shù)植入物、有源植入物指導(dǎo)原則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行安全性和有效性充分驗(yàn)證，包括提供生物相容性檢測(cè)報(bào)告、型式檢測(cè)報(bào)告、大動(dòng)物安全性有效性報(bào)告等。
任何技術(shù)都是一把“雙刃劍”。有專(zhuān)家認(rèn)為，在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用上，技術(shù)使用應(yīng)本著利遠(yuǎn)大于弊的原則，研究者和使用者要引導(dǎo)技術(shù)運(yùn)用走向良性發(fā)展，讓患者成為受益者，避免其他負(fù)面問(wèn)題出現(xiàn)。
“腦機(jī)接口是一項(xiàng)新興技術(shù)，涉及計(jì)算機(jī)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械等多種學(xué)科，我們需要給腦機(jī)接口研究更多時(shí)間、更多寬容?！蹦祥_(kāi)大學(xué)人工智能學(xué)院教授、天津市介入腦機(jī)與智能康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任段峰坦言。
劉爽認(rèn)為，醫(yī)生、科學(xué)家、倫理學(xué)家、法律專(zhuān)家間，以及醫(yī)院、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)等需要加強(qiáng)溝通合作，開(kāi)發(fā)出更安全、有效且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的腦機(jī)接口設(shè)備，以造福更多精神疾病患者。
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