想获得“永恒的幸福”？给大脑植入算法

　　不只有你会觉得这听起来像是电视剧《黑镜》里所说的一样。然而，在本月早些时候召开的神经科学年度学会上，有两支团队都向我们展示了一部分新技术，而且我们在不久的将来有可能会被这项技术所影响。

　　想象一下：许多微小的电极在大脑的不同部位静静地住着，并实时记录着人体器官的电活动。这些数据将记录到一种个性化算法中，即一种“情绪地图”——可以根据脑电波来判断一个人的总体情绪变化。

　　当系统检测并显示抑郁征兆时，它会发出为了控制大脑情绪中心的电刺激使大脑变得兴奋些。在这项算法的严密监视下，系统会不断进行电刺激直到故障电路重新回到“快乐”状态。

　　这些算法都是经过精密设计的。每一次进行刺激和调整的量都在可控范围之内。这个系统的执行不需要医生的指导，而且这个人也不会有很明显被刺激的感觉，除了仅有的从悲伤中解脱出来的一般感觉。

　　在美国国防高级研究计划局(DARPA)的资助下，科学家们希望这些未来的“闭环”植入物有一天能帮助那些患有创伤后应激障碍(PTSD)的退伍军人，或患有严重抑郁症的人，因为药物治疗对这些人没有很好的效果。

　　DARPA的项目经理贾斯汀桑切斯说：“大脑与其他所有器官都有很大的不同，因为它拥有自发的神经网络和极强的适应性。”“实时、闭环神经界面让我们能够超越传统的静态思维，进入更精确的治疗领域。”

　　尽管该系统设计的目的是帮助有精神疾病的患者，但它的潜在影响可能会涉及到更广泛的社会群体。毫无疑问的是，尤其是对普通人而言，这项大脑手术需要付出高昂的费用来得到“刺激的快乐”。可以想象的是，最终系统的组成部分可能会被非侵入性的方式所取代，以测量和刺激大脑活动。

　　接下来会发生什么？你会相信一个能够直接地、持续地、长期地接触到你的内心感受的人吗？你会想要仅仅用幸福淹没所有其他的情绪吗？

　　深入挖掘

　　我们在这里假设系统真的有效。该系统的核心依赖于几十年前的技术，深度大脑刺激(DBS)。该技术首先被批准用于治疗帕金森氏综合症，依靠直接植入大脑的电极装置来传递电脉冲刺激大脑。这些脉冲与系统本地神经元相互作用来改变它们的活动。

　　就像把一颗石子扔到静止的水池里一样，核心神经元的运动变化会在神经回路中产生涟漪。尽管神经科学家还没有完全弄清楚具体的机制，但DBS似乎可以缓解一系列大脑神经障碍。至少在小规模或者分散的试验中我们得到的结果是这样的。

　　在早期展示DBS的效果的一个例子中，一位科学家通过打开和关闭刺激系统来询问一位抑郁症患者的感受。令人难以置信的是，患者在系统启动时就说她有“腾云驾雾”的感觉，而且她并没有感觉到研究人员已经翻转了电脉冲的方向。这个案例与其他早期的成功案例促成了最近一次针对90个抑郁症患者的大规模试验。但坏消息是：据统计的平均数据，这项研究在经过一年的治疗后并没有发现对患者有任何改善。

　　对于正在领导其中一个项目的加州大学旧金山分校(University of California，加州大学旧金山分校)的神经学家Edward Chang博士来说，这并不算结束。大多数DBS系统都把抑郁症用同一种处理方式进行治疗，而没有考虑这个抑郁症患者是否表现出不同的症状。这些系统用恒定的电脉冲来刺激大脑。而刺激方案是由医生个人设定的，并没有根据某一个病人的实际大脑状况。

　　Chang教授表示，改进的关键在于如何设计植入物来针对每个人的症状进行专门治疗，并且只在需要的时候将系统打开。

　　情绪地图

　　Omid G.Sani博士是南加州大学的一名电气工程师，他和研究小组共同开发了一种算法，即将脑电波转化为主观感官情绪。他的团队与六名癫痫患者合作，通过将电极装置植入他们的大脑中以寻找他们癫痫发作的源头。在一到三周的时间里，研究小组对每个病人的大脑活动进行了详细的追踪，同时通过标准化的调查问卷来准确检测他们的情绪。

　　通过比较这两种类型的信息，研究小组开发了一种算法来提取出少量“神经预测因子”，它是在神经网络中活动的动态模式，这种模式能够准确地预测一个人的情绪变化。一些“热点”出现了，其中包括大脑边缘系统，它是一个之前被识别出来的能够调节人类情绪和动机的中枢系统。

　　“这些动态的情绪生物标记和情绪解码算法可以让我们了解潜在的大脑情绪调节过程。”他补充道，这也是基于对情绪个性化刺激疗法的第一步。

　　根据自然杂志的报道，Sani和Cheng已经共同开发了一个针对人类进行测试的系统原型。类似的闭环系统已经在少数人身上进行了测试，但Cheng教授强调这些初步结果需要进一步验证。

　　全面解析

　　由美国马萨诸塞州总医院的神经外科医生Emad Eskandar领导的第二支团队采取了一种稍微不同的方式。这种方法被称为“跨越式治疗”，它着眼于不同精神疾病的共性，而不是针对某一个特定的精神疾病进行疗法设计。然后研究小组开发出一种算法，这种算法可以捕捉和提取与这些共同特征相关的大脑活动，例如焦虑、健忘或缺乏同理心等。

　　对Eskandar来说，脑电波活动只是数据的一小部分。他的团队还希望通过记录单个神经元的活动，以确定那些精神疾病的患者何时会出现不适。这是一个雄心勃勃的目标。如果成功，Eskandar将能够从单个神经元到神经回路，再到大脑活动进行全方位计划制定，而这是一个完整的、多层次的数据图，可以用于向医生提供更详细的咨询治疗方案。

　　作为未来可能出现的产品，他们在大会上展示了一种算法，这种算法可以检测出当人们注意力不集中的时间。参与者被要求专注于一项任务，然后在电脑生成的面部表情识别他们的情绪，同时让他们的大脑活动受到监控。该算法最终学会了识别与分心有关的大脑神经活动模式。

　　当团队通过参与者在正常反应下作出决定时对他们进行大脑刺激之后，参与者们在任务中的表现看起来得到了明显的提高。“思想不集中”的一种神经活动模式也消失了。该团队目前正致力于自动化这一过程，以便该算法能够在注意力不集中时直接对大脑触发刺激。

　　探究隐患

　　如果我们能够意识到的话，DARPA的项目将彻底改变我们对精神疾病治疗的认知。但科学家们已经在担心我们可能会陷入道德误区。

　　为了能最大限度运行这些封闭循环系统，装置内的算法必须每分每秒掌握用户的真实感受。尽管它没有明确报告情绪波动，但研究人员和医生可以获得这些数据。如果这种疗法被商业化，患者能否信任公司让他们的内心感受能够得到隐私安全？

　　一些科学家还担心，电极刺激疗法对于一个人的自我意识而言意味着什么。“对于任何一种精神疾病的治疗，我们都有可能试图让每个人都一样，并把所有的变化都当成疾病来对待，”埃默里大学的Karen Rommelfanger博士说。

　　“我们想要拥有多样的思维。”但我们要根除抑郁这一种情绪吗？我们其实不应该这么做。作为人类，我们应该拥有丰富的情绪变化，”她说。

　　现在开始对这些问题的考虑并不算一件杞人忧天的事。但对Chang来说，大脑神经感知系统能够在短期内带来的好处是它能够知道某人在症状发作之前就会启动进行治疗，这已经让项目变得很有价值。“这是我们的大脑第一次有机会能够拥有一扇窗，”他说。