靶向腦刺激改善創傷性腦損傷患者的記憶力
腦外傷後,記憶力通常會受到影響,而且可能是長期甚至永久性的。一項新研究發現,對中重度腦外傷患者進行人工智能引導的腦電刺激可能會成功治療他們的記憶力衰退。創傷性腦損傷(TBI)是一種腦損傷,通常是由於頭部或身體受到猛烈撞擊或顛簸所致。它通常由機動車事故、接觸性運動、槍支和跌倒引起。創傷性腦損傷的嚴重程度取決於對大腦的攻擊性質以及對神經元和血管造成的炎症和損傷程度。
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創傷性腦損傷後,患者可能會立即出現創傷後遺忘症(PTA),即意識模糊、迷失方向,記不起受傷後發生的事情。創傷後失憶症是短暫的,可持續數分鐘至數月不等,而中度至重度創傷後失憶症則會對記憶產生持久影響,尤其是發作性記憶,即回憶和在頭腦中重新體驗過去特定事件的能力。
在一項新研究中,賓夕法尼亞大學的研究人員探討了為中重度創傷性腦損傷患者提供人工智能引導的腦電刺激如何改善他們的記憶。
這項研究的主要作者邁克爾-卡哈納說:”這些患者通常相對年輕,身體健康,但他們面臨著數十年的記憶和執行功能受損問題。”
該研究發現,當機器學習模型預測記憶即將失效時進行電刺激,可以改善記憶功能。2017 年的研究使用的是開環刺激,即人工智能在不考慮大腦狀態的情況下施加刺激。
2018年,研究人員在25名癲癇患者身上測試了他們的人工智能指導模型,實時監測他們的大腦活動,只有在預計記憶會失效時才對左腦施加刺激,即閉環刺激。他們發現,記憶和學習成績提高了15%。
在目前的研究中,研究人員招募了八名患有難治性癲癇(即藥物無法控制的癲癇)和中度至重度創傷性腦損傷病史的患者,這些患者正在使用植入的顱內電極接受癲癇發作監測。每位受試者都進行了延遲回憶測試,要求他們回憶一系列連續出現的名詞。回憶任務分別在接受和未接受閉環腦刺激的情況下進行。
在沒有刺激的情況下,研究人員確定了成功記憶編碼的個性化生物標誌物,他們可以在以後的測試中使用這些標誌物來控制閉環大腦刺激。在刺激過程中,機器學習算法會實時解碼記憶成功與否,並在受試者的記憶表現低於預測平均值時觸發刺激。
當研究人員檢查使用閉環刺激的記憶率時,他們發現,與不使用刺激時相比,參與者能更可靠地回憶起項目。平均而言,閉環刺激使記憶回憶率提高了19%。
研究人員說,他們的研究證明了使用閉環腦刺激治療創傷性腦損傷患者記憶力喪失的概念。”通過證明對有中重度創傷性腦損傷病史和記錄在案的記憶損傷患者的療效,我們希望我們的研究結果將加速後天性腦損傷患者技術的開發,在他們試圖重建傷後生活的過程中,這些技術可以在一定程度上恢復他們失去的記憶功能。”