“植物人”可否如愿以償清醒？
經濟日報·中國經濟網新聞記者 沈 慧
本來近在眼前，卻被隔絕在不一樣的全球。對許多遭受悲劇的“植物人”親屬而言，世界最遙遠的距離，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。應對家人熱切的召喚，“沉睡”中的她們有朝一日會否造就清醒驚喜？它是認知能力神經科學遭遇的一大挑戰。現如今，新式確診專用工具面世，讓大家看到了曙光。
為攻破“植物人”清醒這一國際級難點，我國科學家歷經勤奮努力，獲取了意識障礙患者與語言生產加工有關的神經系統定性分析，并將其與深度學習方式 融合，建立了一套確診及預測模型，完成了對“植物人”意識水準的方便快捷臨床診斷與康復治療預測分析，準確率達80%。有關科研成果由中科院腦科學與智能技術非凡創新中心（神經科學研究室）、中科院靈長類神經生物學重點實驗室王立平研究組等精英團隊協同進行，已線上發布于國際性權威性科學期刊《自然—神經科學》。
目前確診方式 的局限
據不徹底統計分析，在我國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，進而進到長期性意識障礙情況，即傳統定義上的“植物人”情況。
在意識障礙患者中，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；也有一類是最少意識情況，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物件。與無反映覺醒綜合癥患者對比，最少意識情況患者的殘留意識水準高些，康復治療概率也高些。
殊不知，目前對患者情況的評定關鍵取決于有診治經驗醫師的觀查與量表得分，例如觀查患者對命令的反映，查看患者的雙眼可否跟隨醫生的手旋轉，但這類評定方法誤診率達到40%。
歸根結底，學者覺得，這類評定方法具備一定主觀性，承擔查驗的醫師必須歷經專業技能培訓，不然非常容易做出錯誤判斷。除此之外，一些“植物人”很有可能很清晰醫師讓她們干什么，但沒法作出反應。“這并不意味著她們的大腦沒有醒著，假如錯判了這種患者，事后便會錯過許多醫治機會。”該科學研究的相互第一作者桂鵬博士表明。
為進一步提高確診準確率，近些年有學者運用腦電或磁共振成像紀錄患者的腦主題活動，從而推斷其意識障礙水平。但在桂鵬來看，后面一種存有著較多執行局限，例如許多患者會聯接呼吸機等支持性機器設備，這給相應檢查產生了巨大麻煩，另外也常因支持性機器設備與磁共振儀器設備沒法適配造成沒法查驗，乃至出現意外。
“值得一提的是，因為神經系統指標值比較貧乏，運用磁共振成像檢驗患者的意識水準，其精確性仍有一定提高室內空間。”桂鵬稱。
可否開發設計一種更便捷、更客觀性的意識障礙確診方式 ？一直著眼于語言有關體制科學研究的王立平決策依靠腦電圖，將語言生產加工這一大腦高級認知功能與意識情況緊密結合進行科學研究。對于此事，華山醫院神經外科毛穎/吳雪海精英團隊一拍即合，彼此從2017年起進行協作科學研究。
在王立平來看，這一舉動一方面針對科學研究大腦在不一樣意識情況下解決語言生產加工的工作能力及神經系統體制擁有關鍵科學研究使用價值；另一方面，將語言生產能力做為大腦思維能力指標值來分辨患者殘留的意識水準，針對意識障礙患者情況確診與康復治療預測分析擁有至關重要的臨床醫學使用價值與社會發展實際意義。
研究室根據的科學原理
這類新方式 根據大腦對語言信息內容的了解與解決。本科學研究合作方、浙江大學研究者丁鼐工作中發覺，當正常人傾聽按一定頻率展現的漢語語音編碼序列時，大腦會相匹配不一樣等級的語言構造——字、詞、語句及語句。
例如，當以4字每秒鐘的速率持續播放視頻“小馬過河”4字語句時，大腦會跟蹤在其中的字（“小”“馬”“過”“河”，出現頻率為4Hz）、詞（“小馬”“過河”，出現頻率為2Hz）與句（“小馬過河”，出現頻率為1Hz）構造，并在腦磁或腦電等神經系統數據信號上得到反映。相對的，假如展現的是“高學山跑”那樣不會有詞與句構造的4字視頻語音編碼序列，則只有觀查到與字結構出現頻率相匹配的神經系統數據信號。
在這個基礎上，精英團隊假定，意識障礙患者殘留意識水準與語言編碼序列中等級構造的生產加工深層很有可能存有關系，特別是在會在高層住宅級語言構造的神經系統定性分析上獲得反映。也就是說，意識障礙患者對字、詞、句3個不一樣層級的解決工作能力，很有可能意味著著不一樣的意識水準。假如能解決這種語言信息內容，大腦相匹配字、詞、句所造成腦電主題活動的頻率是不一樣的。“科學研究根據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。”王立平表述。
根據此，科學研究工作人員設計方案了3種包括不一樣等級的語言編碼序列：僅包括字等級的單字編碼序列，包括字及詞構造的詞組編碼序列，包括字、詞、句等級的語句編碼序列，將其播放視頻給無反映覺醒綜合癥與最少意識情況患者，紀錄她們遭受視頻語音刺激性時的腦電主題活動。經與正常人比照數據顯示，患者組與身心健康被試組均主要表現出了對字這一層級構造的明顯神經系統回應，但僅身心健康被試組的腦電主題活動明顯反映出對詞和句子結構的跟蹤。
特別注意的是，在個人剖析中，科學研究工作人員發覺，15名患者主要表現出了對詞與句子結構跟蹤的神經系統主題活動。“深度學習進一步顯示信息，運用詞組編碼序列與語句編碼序列標準下的神經系統主題活動對兩大類患者開展區別更加合理。”王立平詳細介紹。
或尋找更普適評價指標
從神經系統體制上而言，意識并不是一個靜止不動的腦作用，只是一個動態變化、自身維持與全腦協調工作的即時演化過程。
因為前邊的試驗結果無法體現大腦動態變化，根據意識的全局性工作中室內空間基礎理論中意識與高級表皮層腦區的關聯，精英團隊進一步做出了假定，高意識水準的腦主題活動會生時間滯留在比較高級的前額葉—頂葉表皮層信息內容環路中，低意識水準腦主題活動更常遍布于覺得等低等信息資源管理腦區。“簡易講，便是大腦解決的語言編碼序列句法結構越繁雜，涉及到的高級腦區主題活動越多。”王立平表明。
因此，科學研究工作人員紀錄了3組被試在接納3種不一樣等級構造語言編碼序列時的腦電微情況，并與靜息狀態進行了比照。數據顯示，在解決多等級語言編碼序列時，身心健康被試大量主要表現出與高級腦區主題活動有關的腦電微情況，患者組腦主題活動與覺得表皮層主題活動更有關。進一步比照2組患者精英團隊發覺，與無反映覺醒綜合癥組對比，最少意識情況組低等覺得有關微情況的延遲時間更短，高級認知能力有關微情況的單位時間內出現頻次大量，且患者組間的腦主題活動微情況差別在高級語言每日任務標準下更加明顯。
開發利用所述語言范式下腦電指標值創建的深度學習實體模型，不但在確診上明顯好于根據行為學量表的臨床醫學評定，且能更精確預測分析患者個人在腦電紀錄100天后的康復治療，準確率達80%。科學研究中，一位47歲的男士腦中風暈厥患者，據傳統式個人行為評定量表只在總成績23分中得到 5分，這說明清醒幾率極低。殊不知，在對其大腦推行語言生產加工刺激性科學研究中，患者對詞句與語句的神經系統主題活動明顯，科學研究工作人員融合腦電微情況分辨，他有非常大幾率修復意識——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水準的評價指標，在暈厥、睡眠質量、麻醉劑等一系列與意識水準有關的大腦情況評定中，擁有普遍潛在性運用使用價值。”王立平表明。
桂鵬表露，精英團隊將在科學研究中進一步提升測試方案，融合多模態檢測與紀錄方式，提升科學研究結果的臨床醫學實際效果、融入面與自動化技術水平，最后為科學研究意識障礙的神經系統體制、意識主題活動的神經系統定性分析，及其在意識障礙患者中進行有關科研出示試驗根據與理論基礎。
