“植物人”可否如愿以償清醒？
經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)·中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)新聞?dòng)浾?沈 慧
本來近在眼前，卻被隔絕在不一樣的全球。對(duì)許多遭受悲劇的“植物人”親屬而言，世界最遙遠(yuǎn)的距離，也許并不是天各一方，只是我就站在你眼前，卻沒法相互溝通交流。應(yīng)對(duì)家人熱切的召喚，“沉睡”中的她們有朝一日會(huì)否造就清醒驚喜？它是認(rèn)知能力神經(jīng)科學(xué)遭遇的一大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)如今，新式確診專用工具面世，讓大家看到了曙光。
為攻破“植物人”清醒這一國(guó)際級(jí)難點(diǎn)，我國(guó)科學(xué)家歷經(jīng)勤奮努力，獲取了意識(shí)障礙患者與語言生產(chǎn)加工有關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)定性分析，并將其與深度學(xué)習(xí)方式 融合，建立了一套確診及預(yù)測(cè)模型，完成了對(duì)“植物人”意識(shí)水準(zhǔn)的方便快捷臨床診斷與康復(fù)治療預(yù)測(cè)分析，準(zhǔn)確率達(dá)80%。有關(guān)科研成果由中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)非凡創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究室）、中科院靈長(zhǎng)類神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王立平研究組等精英團(tuán)隊(duì)協(xié)同進(jìn)行，已線上發(fā)布于國(guó)際性權(quán)威性科學(xué)期刊《自然—神經(jīng)科學(xué)》。
目前確診方式 的局限
據(jù)不徹底統(tǒng)計(jì)分析，在我國(guó)每一年有近十萬患者因顱腦外傷、腦卒中、缺血性缺氧性腦病等病癥深陷暈厥，進(jìn)而進(jìn)到長(zhǎng)期性意識(shí)障礙情況，即傳統(tǒng)定義上的“植物人”情況。
在意識(shí)障礙患者中，有兩大類情況更為普遍。一類是可以睜開眼睛閉上眼卻沒有直覺的無反映覺醒綜合癥，這類患者一般 難以修復(fù)；也有一類是最少意識(shí)情況，即患者具備比較有限直覺，例如能與別人有目光觸碰，或是雙眼可追蹤挪動(dòng)物件。與無反映覺醒綜合癥患者對(duì)比，最少意識(shí)情況患者的殘留意識(shí)水準(zhǔn)高些，康復(fù)治療概率也高些。
殊不知，目前對(duì)患者情況的評(píng)定關(guān)鍵取決于有診治經(jīng)驗(yàn)醫(yī)師的觀查與量表得分，例如觀查患者對(duì)命令的反映，查看患者的雙眼可否跟隨醫(yī)生的手旋轉(zhuǎn)，但這類評(píng)定方法誤診率達(dá)到40%。
歸根結(jié)底，學(xué)者覺得，這類評(píng)定方法具備一定主觀性，承擔(dān)查驗(yàn)的醫(yī)師必須歷經(jīng)專業(yè)技能培訓(xùn)，不然非常容易做出錯(cuò)誤判斷。除此之外，一些“植物人”很有可能很清晰醫(yī)師讓她們干什么，但沒法作出反應(yīng)?！斑@并不意味著她們的大腦沒有醒著，假如錯(cuò)判了這種患者，事后便會(huì)錯(cuò)過許多醫(yī)治機(jī)會(huì)?！痹摽茖W(xué)研究的相互第一作者桂鵬博士表明。
為進(jìn)一步提高確診準(zhǔn)確率，近些年有學(xué)者運(yùn)用腦電或磁共振成像紀(jì)錄患者的腦主題活動(dòng)，從而推斷其意識(shí)障礙水平。但在桂鵬來看，后面一種存有著較多執(zhí)行局限，例如許多患者會(huì)聯(lián)接呼吸機(jī)等支持性機(jī)器設(shè)備，這給相應(yīng)檢查產(chǎn)生了巨大麻煩，另外也常因支持性機(jī)器設(shè)備與磁共振儀器設(shè)備沒法適配造成沒法查驗(yàn)，乃至出現(xiàn)意外。
“值得一提的是，因?yàn)樯窠?jīng)系統(tǒng)指標(biāo)值比較貧乏，運(yùn)用磁共振成像檢驗(yàn)患者的意識(shí)水準(zhǔn)，其精確性仍有一定提高室內(nèi)空間。”桂鵬稱。
可否開發(fā)設(shè)計(jì)一種更便捷、更客觀性的意識(shí)障礙確診方式 ？一直著眼于語言有關(guān)體制科學(xué)研究的王立平?jīng)Q策依靠腦電圖，將語言生產(chǎn)加工這一大腦高級(jí)認(rèn)知功能與意識(shí)情況緊密結(jié)合進(jìn)行科學(xué)研究。對(duì)于此事，華山醫(yī)院神經(jīng)外科毛穎/吳雪海精英團(tuán)隊(duì)一拍即合，彼此從2017年起進(jìn)行協(xié)作科學(xué)研究。
在王立平來看，這一舉動(dòng)一方面針對(duì)科學(xué)研究大腦在不一樣意識(shí)情況下解決語言生產(chǎn)加工的工作能力及神經(jīng)系統(tǒng)體制擁有關(guān)鍵科學(xué)研究使用價(jià)值；另一方面，將語言生產(chǎn)能力做為大腦思維能力指標(biāo)值來分辨患者殘留的意識(shí)水準(zhǔn)，針對(duì)意識(shí)障礙患者情況確診與康復(fù)治療預(yù)測(cè)分析擁有至關(guān)重要的臨床醫(yī)學(xué)使用價(jià)值與社會(huì)發(fā)展實(shí)際意義。
研究室根據(jù)的科學(xué)原理
這類新方式 根據(jù)大腦對(duì)語言信息內(nèi)容的了解與解決。本科學(xué)研究合作方、浙江大學(xué)研究者丁鼐工作中發(fā)覺，當(dāng)正常人傾聽按一定頻率展現(xiàn)的漢語語音編碼序列時(shí)，大腦會(huì)相匹配不一樣等級(jí)的語言構(gòu)造——字、詞、語句及語句。
例如，當(dāng)以4字每秒鐘的速率持續(xù)播放視頻“小馬過河”4字語句時(shí)，大腦會(huì)跟蹤在其中的字（“小”“馬”“過”“河”，出現(xiàn)頻率為4Hz）、詞（“小馬”“過河”，出現(xiàn)頻率為2Hz）與句（“小馬過河”，出現(xiàn)頻率為1Hz）構(gòu)造，并在腦磁或腦電等神經(jīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)上得到反映。相對(duì)的，假如展現(xiàn)的是“高學(xué)山跑”那樣不會(huì)有詞與句構(gòu)造的4字視頻語音編碼序列，則只有觀查到與字結(jié)構(gòu)出現(xiàn)頻率相匹配的神經(jīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信號(hào)。
在這個(gè)基礎(chǔ)上，精英團(tuán)隊(duì)假定，意識(shí)障礙患者殘留意識(shí)水準(zhǔn)與語言編碼序列中等級(jí)構(gòu)造的生產(chǎn)加工深層很有可能存有關(guān)系，特別是在會(huì)在高層住宅級(jí)語言構(gòu)造的神經(jīng)系統(tǒng)定性分析上獲得反映。也就是說，意識(shí)障礙患者對(duì)字、詞、句3個(gè)不一樣層級(jí)的解決工作能力，很有可能意味著著不一樣的意識(shí)水準(zhǔn)。假如能解決這種語言信息內(nèi)容，大腦相匹配字、詞、句所造成腦電主題活動(dòng)的頻率是不一樣的?！翱茖W(xué)研究根據(jù)的基本原理便是大腦僅有越保持清醒，才可以了解越繁雜的語句?！蓖趿⑵奖硎?。
根據(jù)此，科學(xué)研究工作人員設(shè)計(jì)方案了3種包括不一樣等級(jí)的語言編碼序列：僅包括字等級(jí)的單字編碼序列，包括字及詞構(gòu)造的詞組編碼序列，包括字、詞、句等級(jí)的語句編碼序列，將其播放視頻給無反映覺醒綜合癥與最少意識(shí)情況患者，紀(jì)錄她們?cè)馐芤曨l語音刺激性時(shí)的腦電主題活動(dòng)。經(jīng)與正常人比照數(shù)據(jù)顯示，患者組與身心健康被試組均主要表現(xiàn)出了對(duì)字這一層級(jí)構(gòu)造的明顯神經(jīng)系統(tǒng)回應(yīng)，但僅身心健康被試組的腦電主題活動(dòng)明顯反映出對(duì)詞和句子結(jié)構(gòu)的跟蹤。
特別注意的是，在個(gè)人剖析中，科學(xué)研究工作人員發(fā)覺，15名患者主要表現(xiàn)出了對(duì)詞與句子結(jié)構(gòu)跟蹤的神經(jīng)系統(tǒng)主題活動(dòng)?！吧疃葘W(xué)習(xí)進(jìn)一步顯示信息，運(yùn)用詞組編碼序列與語句編碼序列標(biāo)準(zhǔn)下的神經(jīng)系統(tǒng)主題活動(dòng)對(duì)兩大類患者開展區(qū)別更加合理?！蓖趿⑵皆敿?xì)介紹。
或?qū)ふ腋者m評(píng)價(jià)指標(biāo)
從神經(jīng)系統(tǒng)體制上而言，意識(shí)并不是一個(gè)靜止不動(dòng)的腦作用，只是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化、自身維持與全腦協(xié)調(diào)工作的即時(shí)演化過程。
因?yàn)榍斑叺脑囼?yàn)結(jié)果無法體現(xiàn)大腦動(dòng)態(tài)變化，根據(jù)意識(shí)的全局性工作中室內(nèi)空間基礎(chǔ)理論中意識(shí)與高級(jí)表皮層腦區(qū)的關(guān)聯(lián)，精英團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步做出了假定，高意識(shí)水準(zhǔn)的腦主題活動(dòng)會(huì)生時(shí)間滯留在比較高級(jí)的前額葉—頂葉表皮層信息內(nèi)容環(huán)路中，低意識(shí)水準(zhǔn)腦主題活動(dòng)更常遍布于覺得等低等信息資源管理腦區(qū)?！昂?jiǎn)易講，便是大腦解決的語言編碼序列句法結(jié)構(gòu)越繁雜，涉及到的高級(jí)腦區(qū)主題活動(dòng)越多?！蓖趿⑵奖砻?。
因此，科學(xué)研究工作人員紀(jì)錄了3組被試在接納3種不一樣等級(jí)構(gòu)造語言編碼序列時(shí)的腦電微情況，并與靜息狀態(tài)進(jìn)行了比照。數(shù)據(jù)顯示，在解決多等級(jí)語言編碼序列時(shí)，身心健康被試大量主要表現(xiàn)出與高級(jí)腦區(qū)主題活動(dòng)有關(guān)的腦電微情況，患者組腦主題活動(dòng)與覺得表皮層主題活動(dòng)更有關(guān)。進(jìn)一步比照2組患者精英團(tuán)隊(duì)發(fā)覺，與無反映覺醒綜合癥組對(duì)比，最少意識(shí)情況組低等覺得有關(guān)微情況的延遲時(shí)間更短，高級(jí)認(rèn)知能力有關(guān)微情況的單位時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)頻次大量，且患者組間的腦主題活動(dòng)微情況差別在高級(jí)語言每日任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)下更加明顯。
開發(fā)利用所述語言范式下腦電指標(biāo)值創(chuàng)建的深度學(xué)習(xí)實(shí)體模型，不但在確診上明顯好于根據(jù)行為學(xué)量表的臨床醫(yī)學(xué)評(píng)定，且能更精確預(yù)測(cè)分析患者個(gè)人在腦電紀(jì)錄100天后的康復(fù)治療，準(zhǔn)確率達(dá)80%。科學(xué)研究中，一位47歲的男士腦中風(fēng)暈厥患者，據(jù)傳統(tǒng)式個(gè)人行為評(píng)定量表只在總成績(jī)23分中得到 5分，這說明清醒幾率極低。殊不知，在對(duì)其大腦推行語言生產(chǎn)加工刺激性科學(xué)研究中，患者對(duì)詞句與語句的神經(jīng)系統(tǒng)主題活動(dòng)明顯，科學(xué)研究工作人員融合腦電微情況分辨，他有非常大幾率修復(fù)意識(shí)——最后，他清醒了。
“這代表著大家很有可能找到一種普適大腦意識(shí)水準(zhǔn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在暈厥、睡眠質(zhì)量、麻醉劑等一系列與意識(shí)水準(zhǔn)有關(guān)的大腦情況評(píng)定中，擁有普遍潛在性運(yùn)用使用價(jià)值。”王立平表明。
桂鵬表露，精英團(tuán)隊(duì)將在科學(xué)研究中進(jìn)一步提升測(cè)試方案，融合多模態(tài)檢測(cè)與紀(jì)錄方式，提升科學(xué)研究結(jié)果的臨床醫(yī)學(xué)實(shí)際效果、融入面與自動(dòng)化技術(shù)水平，最后為科學(xué)研究意識(shí)障礙的神經(jīng)系統(tǒng)體制、意識(shí)主題活動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)定性分析，及其在意識(shí)障礙患者中進(jìn)行有關(guān)科研出示試驗(yàn)根據(jù)與理論基礎(chǔ)。
