Amber使用AI解釋腦電波以診斷抑郁癥

11 月 2 號，Alphabet 實驗性的研發(fā)實驗室 X 詳細介紹了 Amber 項目，它旨在使腦電波像血糖一樣容易解釋，以開發(fā)針對抑郁和焦慮的客觀測量方法，并用于診斷和治療。

據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院（U.S.National Institutes of Health）的數(shù)據(jù)，美國大約有 1730 萬成年人至少有過一次嚴(yán)重的抑郁發(fā)作。此外，從 2016 年到 2017 年，有嚴(yán)重自殺傾向的美國成年人比例增加了 0.15%，比上一年增加了 46 萬人。然而，抑郁癥有 1000 種可能的癥狀組合，在不同的人群中表現(xiàn)不同，診斷也比較困難。目前抑郁癥的診斷主要依賴臨床醫(yī)生與患者的交談或抑郁量表的測量，如 PHQ-9（抑郁癥自我評估量表）或 GAD-7（廣泛性焦慮量表）。

Amber 小組嘗試把機器學(xué)習(xí)與腦電圖技術(shù)相結(jié)合，以測量腦電活動。他們發(fā)現(xiàn)可以通過類似游戲的活動觀察大腦獎勵系統(tǒng)的處理：與那些不沮喪的人相比，沮喪的人在比賽獲勝后大腦的獎勵機制是被抑制的。 X 實驗室并非第一個將機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于腦電圖的閱讀。在 2019 年 4 月發(fā)表的一篇論文中，IBM 的研究人員聲稱已經(jīng)開發(fā)了一種算法可以對癲癇分類，準(zhǔn)確率高達 98.4%。事實上，腦電圖已被廣泛用于研究吞咽、情緒分類，以及心理狀態(tài)分類、精神障礙診斷，如神經(jīng)源性疼痛和癲癇。

Amber 團隊花了三年時間制造了一個低成本、便攜式、研究級的系統(tǒng)，使收集腦電數(shù)據(jù)變得更簡單。他們研發(fā)的頭戴式設(shè)備可以像泳帽一樣滑動，只需約三分鐘時間便可完成配置。該設(shè)備使用在 FZ、Cz 和 Pz（關(guān)鍵通道或電極）中線上的三個傳感器來監(jiān)測大腦獎勵和認知功能。并且它有一個隨附的生物電放大器，可支持多達 32 個通道，通過將任務(wù)定時鎖定到腦電波測量的軟件、來收集靜息狀態(tài)的腦電波以及與事件相關(guān)電位波。

除頭戴式設(shè)備外，Amber 團隊還探索了如何利用機器學(xué)習(xí)的新方法來減少腦電波中多余的噪聲。他們與 Alphabet 的深度學(xué)習(xí)研究實驗室 DeepMind 合作，改編了無監(jiān)督表示學(xué)習(xí)中的方法，證明可以利用自編碼器的方法，對腦電波信號進行降噪，而無需人工干預(yù) —— 自編碼器通過忽略噪聲來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集的表示形式。

此外團隊證明了一個理念，即可以根據(jù)心理健康專家的訪談提取與心理健康相關(guān)的特征，這些特征可以用于預(yù)測臨床表征，例如重度抑郁癥和廣泛性焦慮癥。與以前的研究不同，Amber 團隊聲稱他們能夠針對單個參與者而不是一個群體進行此操作。 “這些方法能夠從單個腦電試驗中恢復(fù)可用的信號表征，”X 實驗室的負責(zé)人 Obi Felten 在一篇博客中解釋道，“這意味著有可能從腦電生理學(xué)中獲得有用的臨床信息，而所需的數(shù)據(jù)樣本要比傳統(tǒng)研究實驗室中少得多。一般來說，研究實驗室需要數(shù)百次實驗?！?/p>

Amber 團隊最終未能找到抑郁和焦慮的單一生物標(biāo)志物。然而，盡管仍有缺陷，他們還是在 GitHub 上發(fā)布了他們開源開發(fā)的硬件設(shè)計、可視化工具和刺激工具。 從 11 月 2 日早上起，該頭戴式設(shè)備以及軟件會隨佛羅里達州立大學(xué)的一項研究結(jié)果一起提供。此外，團隊承諾不會在 Amber 的硬件上主張專利，并向 Sapien Labs 捐贈 50 臺未使用的腦電波頭戴式設(shè)備，后者正在運行 “人類大腦多樣性計劃”，以支持低收入國家和弱勢群體的腦電波研究。

“我們希望腦電系統(tǒng)的開源以及機器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)布不僅對腦電研究專家有價值，而且在更廣泛的心理健康研究界發(fā)揮作用，他們之前可能因使用腦電圖的復(fù)雜性和成本而推遲其項目?！盕elten 寫道，“當(dāng)下，在以技術(shù)為基礎(chǔ)的心理健康測量工作的道路上存在著許多陷阱，還需要做更多的研究…… 要應(yīng)對當(dāng)今的挑戰(zhàn)，科學(xué)家、臨床醫(yī)生、技術(shù)人員、政策制定者和有經(jīng)驗的個人之間將需要新的伙伴關(guān)系?！?-End-

原文標(biāo)題：Alphabet旗下的Amber團隊使用AI解釋腦電波以診斷抑郁癥

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