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近日，来自美国南加州大学(USC)和加州大学旧金山分校(UCSF)的一个研究团队绘制出了大脑活动模式与情绪变化的关系图。基于这些关联，该团队开发出一种自动“解码器”，它能够通过监测大脑活动来预测患者的情绪变化。
这项发现非常令人鼓舞，因为它可能会为情绪和焦虑障碍带来全新且更有效的治疗方法，尤其是对于那些对常规治疗没有反应的患者。该研究论文近日已发表在《Nature Biotechnology》上。
随便想一个数
虽然这并不是一个真正的“读心术”设备，但是这个解码器也已经非常接近了。它的开发是向着新型闭环疗法迈进的重要一步，这种疗法利用大脑刺激为数百万备受折磨的情绪疾病患者提供帮助，而其他的治疗方法往往没有效果。
为了这项研究，该团队招募了七名志愿者，且所有人都是癫痫患者。他们的大脑中被植入了电极以监测癫痫症状。电极植入和数据收集由UCSF的团队完成，该团队由神经外科教授Edward Chang领导。解码器由USC的团队开发设计，该团队由电气工程助理教授Maryam Shanechi领导。
经过多天的监测，研究人员记录了大量由参与者大脑产生的信号。七位参与者的信号被持续记录下来。与此同时，研究人员定期要求他们在平板电脑上填写情绪问卷，以跟踪他们的情绪状态。调查问卷有24个问题，每个问题都要求患者按下七个键中的其中一个来评价自己现在的感觉。这些按键连续分布在完全消极和完全积极之间，比如抑郁和快乐。分数越高代表情绪状态越积极。
从这些数据开始，Shanechi的团队开发出一种程序，通过这种程序，情绪变化可以从每个参与者的大脑信号开始预测。这是此类技术首次被开发出来。
使用交叉验证的解码训练和评估
Shanechi说：“情绪受到大脑中多个区域的影响，而不只是某个特定区域，因此解码情绪带来了独特的计算挑战。因为我们并没有完全理解这些区域是如何协调它们的活动来编码情绪的，而且情绪本身也很难评估，所以这项挑战变得更加困难。为了解决这一问题，我们需要开发出新的解码方法，将来自大脑分布式的神经信号结合起来，同时应对偶尔出现的情绪测量机会。”
通过分析观察参与者分布在不同区域的大脑信号，以及他们自己汇报的情绪，使得研究人员能够知道哪些大脑活动模式与其报告的情绪相匹配。有了这方面的信息，研究人员们开发出一个自动化的过程，可以独立识别与每种情绪相对应的大脑活动模式。一旦构建，解码器可以在几天里预测每位患者的情绪变化。
对于全世界近4亿的抑郁症患者来说，这项研究结果肯定是受欢迎的，因为特异性血清素再摄取抑制剂(SSRI)并非对所有人都有效。
美国国立卫生研究院资助了一项名为STAR*D的研究。这是一项评估抑郁治疗的长期研究，几乎有33%的抑郁症患者对治疗没有反应。对于这些人，替代疗法可能是他们提升生命质量的关键。虽然开环脑刺激疗法（主动疗法，而非应对患者的状态进行被动治疗）确实也有前景，但是能够追踪患者情绪随时间变化（这项研究中的解码器已经做到）的闭环疗法则很有可能更加有效。
根据Shanechi的说法，对于临床医生来说，强有力的解码工将提供实时清晰描绘支持情绪行为的大脑区域网络的方法。
她说：“我们的目标是创造一种技术，以帮助临床医生获取更加清晰的大脑活动图谱，使他们知道抑郁患者大脑中在特定的时间正在发生什么，还提供了一种方式帮助我们理解大脑信号与情绪之间的关系。这将使我们能够随着时间的推移获得更客观的情绪评估，以指导给定患者的治疗过程。比如，如果我们知道患者在未来某一特定时间的情绪，我们就可以利用这一信息来决定是否以及如何对大脑进行电刺激，从而控制不健康的、令人衰弱的极端情绪。对于上千万对传统疗法没有反应的抑郁和焦虑患者来说，该技术使得针对神经精神疾病的个性化疗法成为可能。”
Shanechi解释说，这种新的解码技术还可以扩展到开发其他神经精神疾病的闭环系统，比如慢性疼痛、成瘾和创伤后应激障碍等。
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