【ZiDongHua 之自動(dòng)化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞：人工智能 可穿戴設(shè)備 腦科學(xué) 】
　　
 
　　Cell Reports Medicine：人工智能破解毒癮，天橋腦科學(xué)研究院研究員袁逖飛基于個(gè)體化腦連接組學(xué)構(gòu)建神經(jīng)生物標(biāo)志物
 
　　
　　毒品問(wèn)題是健康中國(guó)與和諧社會(huì)持續(xù)面臨的重大挑戰(zhàn)。我國(guó)目前最主要的毒品為甲基苯丙胺（俗稱：冰毒），吸食后導(dǎo)致極強(qiáng)的精神行為紊亂，可誘發(fā)幻覺(jué)、沖動(dòng)行為、乃至暴力犯罪，給個(gè)人生命健康、家庭經(jīng)濟(jì)和社會(huì)安定都帶來(lái)了巨大危害。吸毒是一種長(zhǎng)期存在的”頑疾“，其根本原因在于”毒癮“是一種異常強(qiáng)大、但表現(xiàn)于主觀層面的精神心理活動(dòng)，難以客觀評(píng)估、動(dòng)態(tài)捕捉與實(shí)時(shí)治療。
 
　　
　　近期，天橋腦科學(xué)研究院（Tiaoqiao and Chirssy Chen Institute，TCCI）研究員、國(guó)家精神疾病醫(yī)學(xué)中心（上海市精神衛(wèi)生中心）研究員袁逖飛團(tuán)隊(duì)，通過(guò)構(gòu)建個(gè)體化人腦連接組（brain functional connectivity networks，F(xiàn)CNs），使用人工智能（AI）技術(shù)揭示了冰毒成癮者毒癮的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，發(fā)明了一種能夠快速“讀腦”、鑒定吸毒者，并計(jì)算個(gè)體化毒癮嚴(yán)重程度的實(shí)用技術(shù)。
　　
　　相關(guān)研究成果于2024年1月16日以“An electroencephalographic signature predicts craving for methamphetamine”為題發(fā)表在Cell Press細(xì)胞出版社旗下期刊Cell Reports Medicine（IF = 14.3）上。
　　
　　
　　
　　研究人員首先利用高密度的頭皮腦電圖（high-density EEG）技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化信號(hào)處理及優(yōu)化算法，對(duì)465個(gè)神經(jīng)環(huán)路個(gè)體化計(jì)算其連接強(qiáng)度和神經(jīng)振蕩模式。基于個(gè)體的功能連接組學(xué)，可以有效區(qū)分健康對(duì)照組人群和成癮人群，并鑒定了成癮大腦中一些具有特異性的神經(jīng)振蕩異常（如左島葉-右眶額葉的delta振蕩、左額中回后部-內(nèi)側(cè)前額葉皮層的beta振蕩、右緣上回-后扣帶皮層的beta振蕩）。
　　
　　這些發(fā)現(xiàn)，有力的彌補(bǔ)了現(xiàn)有成癮影像學(xué)研究中神經(jīng)振蕩數(shù)據(jù)的缺失，也為理解成癮者腦網(wǎng)絡(luò)異常提供了新模態(tài)的實(shí)踐證據(jù)。基于上述關(guān)鍵異常環(huán)路及功能網(wǎng)絡(luò)分析，研究者構(gòu)建了基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的計(jì)算模型，并通過(guò)獨(dú)立數(shù)據(jù)集證實(shí)了其對(duì)于個(gè)體化毒癮的識(shí)別和預(yù)測(cè)有效性。該模型在北京、江蘇、湖北等省市的人群中都實(shí)現(xiàn)了有效驗(yàn)證。
　　
　　
　　
　　該研究不僅為臨床成癮者提供了重要的診斷策略，也為基于個(gè)體化腦環(huán)路神經(jīng)振蕩異常的精準(zhǔn)腦刺激干預(yù)提供了新的思路。一方面，戒毒康復(fù)機(jī)構(gòu)能夠采用相應(yīng)技術(shù)，為成癮康復(fù)全程提供動(dòng)態(tài)評(píng)估追蹤和分級(jí)管理，并納入管理模式作為參考指標(biāo)；另一方面，個(gè)體化腦連接組學(xué)的異常不僅是個(gè)體化精準(zhǔn)腦刺激干預(yù)的重要理論依據(jù)，也可以作為定制化的藥物治療、心理干預(yù)或運(yùn)動(dòng)康復(fù)計(jì)劃的直接參考。在下一步研究計(jì)劃中，研究人員將實(shí)現(xiàn)可穿戴、便攜式的腦電采集設(shè)備設(shè)計(jì)，有望為戒毒康復(fù)人員實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋的毒癮評(píng)估，并用于無(wú)創(chuàng)腦刺激技術(shù)及數(shù)字化療法的反饋。
　　
　　天橋腦科學(xué)研究院（Tiaoqiao and Chirssy Chen Institute，TCCI）研究員、國(guó)家精神疾病醫(yī)學(xué)中心（上海市精神衛(wèi)生中心）研究員袁逖飛和斯坦福大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)系吳畏為共同通訊作者，田維文、趙迪為共同第一作者。
　　
　　作者專訪
　　
　　您的團(tuán)隊(duì)為何開(kāi)展本研究？
　　
　　袁逖飛教授、吳畏研究員：毒品成癮（物質(zhì)使用障礙）是一種慢性腦疾病。我國(guó)現(xiàn)有毒品成癮者超過(guò)1300萬(wàn)人，目前鮮有有效的干預(yù)策略；即使戒斷多年已無(wú)戒斷癥狀，藥物相關(guān)線索仍可觸發(fā)成癮者極強(qiáng)的毒品心理渴求；且患者存在沖動(dòng)控制障礙，最終導(dǎo)致80%以上的復(fù)吸率。毒品成癮既涉及重大的科學(xué)問(wèn)題，又屬于嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。因此，揭示成癮機(jī)制，發(fā)展有效的干預(yù)手段，可有助于理解異常牢固記憶和沖動(dòng)控制障礙機(jī)制，也為開(kāi)發(fā)更為有效的成癮干預(yù)策略提供新靶點(diǎn)和科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。心理渴求（毒癮）的強(qiáng)度與成癮物質(zhì)復(fù)吸風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，其客觀評(píng)價(jià)對(duì)于及時(shí)干預(yù)、防止復(fù)吸具有重要意義。
　　
　　您認(rèn)為本項(xiàng)工作的亮點(diǎn)和重要發(fā)現(xiàn)是什么？
　　
　　袁逖飛教授、吳畏研究員：既往神經(jīng)影像與行為學(xué)研究未能揭示心理渴求的動(dòng)態(tài)加工過(guò)程及神經(jīng)環(huán)路的異常振蕩。我們的研究發(fā)現(xiàn)了多條神經(jīng)環(huán)路上振異常參與毒癮，為理解成癮行為的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)和維持過(guò)程提供了理論支持。該標(biāo)記物也為臨床患者的復(fù)吸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、精準(zhǔn)個(gè)體化干預(yù)評(píng)估提供了重要生理指標(biāo)。
　　
　　基于人工智能AI和高密度EEG技術(shù)的個(gè)體化腦連接組學(xué)繪制，為解析精神疾病的腦網(wǎng)絡(luò)異常提供了重要方法，我們較為完善的采用了多種數(shù)據(jù)分析方法與模型，希望在未來(lái)的工作中對(duì)成癮的神經(jīng)機(jī)制作出更為系統(tǒng)的探索。
　　
　　您團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域有哪些下一步的計(jì)劃？
　　
　　袁逖飛教授、吳畏研究員：我們將首先驗(yàn)證利用低通道、可穿戴設(shè)備進(jìn)行毒癮實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的可行性，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)戒毒康復(fù)；進(jìn)一步，我們希望利用該計(jì)算模型，對(duì)現(xiàn)有臨床干預(yù)療法實(shí)現(xiàn)有效預(yù)測(cè)，以預(yù)判患者戒毒后的療效，避免治療中“走彎路”。
　　
　　此外，我們通過(guò)高密度電生理信號(hào)的精準(zhǔn)溯源解析了毒癮的功能環(huán)路和具體振蕩模式。該些發(fā)現(xiàn)使得針對(duì)成癮者的個(gè)體化位點(diǎn)、個(gè)體化頻率模式的精準(zhǔn)干預(yù)成為可能。
　　
　　作者介紹
　　
　　通訊作者
　　
　　吳畏
　　
　　現(xiàn)任Alto Neuroscience公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席數(shù)據(jù)科學(xué)官，曾任華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院教授、斯坦福大學(xué)精神病與行為學(xué)系講師，獲廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)（排名第2），為IEEE生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù)委員會(huì)委員，任IEEE Transactions on Affective Computing、IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics等六份神經(jīng)信息處理期刊編委。
　　
　　通訊作者
　　
　　袁逖飛
　　
　　國(guó)家精神疾病醫(yī)學(xué)中心（上海市精神衛(wèi)生中心）腦健康研究院執(zhí)行院長(zhǎng)，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心教授、研究員、博士生導(dǎo)師、天橋腦科學(xué)研究院研究員。任司法部戒毒管理局戒毒專家咨詢委員會(huì)委員、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)副主任委員、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)激神經(jīng)生物學(xué)分會(huì)副主任委員兼秘書(shū)長(zhǎng)、上海市神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)青年創(chuàng)新工作委員會(huì)主任委員。獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。
　　
　　本文轉(zhuǎn)載自：上海交大醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心微信公眾號(hào)；CellPress細(xì)胞科學(xué)微信公眾號(hào)