意識(shí)障礙給患者、家庭和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重影響，其意識(shí)恢復(fù)機(jī)制、治療方法等研究進(jìn)展廣受關(guān)注。

　　中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所(自動(dòng)化所)12月3日向媒體發(fā)布信息說(shuō)，中國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，最近通過(guò)記錄并分析不同年齡、不同病因、不同嚴(yán)重程度的意識(shí)障礙患者大腦活動(dòng)模式與他們意識(shí)恢復(fù)之間的關(guān)系，成功揭示出意識(shí)恢復(fù)的共性神經(jīng)機(jī)制，為理解這一世界性醫(yī)學(xué)與科學(xué)難題提供了關(guān)鍵證據(jù)。

本項(xiàng)研究概念示意圖(圖片來(lái)源：陳琦)。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所 供圖

　　這項(xiàng)重要神經(jīng)科學(xué)研究進(jìn)展，由中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院、杭州師范大學(xué)、比利時(shí)列日大學(xué)等中外機(jī)構(gòu)的合作者組成聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)共同完成，相關(guān)成果論文近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》發(fā)表。

　　恢復(fù)過(guò)程受共同神經(jīng)機(jī)制影響

　　論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所博士研究生張浩然介紹說(shuō)，意識(shí)障礙是指患者因嚴(yán)重腦損傷導(dǎo)致意識(shí)長(zhǎng)期喪失或嚴(yán)重受損，其病因極其復(fù)雜，包括腦外傷、腦卒中、腦缺血缺氧等多種因素，損傷程度和位置各異，患者預(yù)后差異巨大。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界一直在探索：如此異質(zhì)性的疾病背后，是否存在統(tǒng)一的恢復(fù)機(jī)制？這對(duì)于尋找更加有效的治療手段具有關(guān)鍵意義。

　　為此，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析23例接受深部腦刺激治療的意識(shí)障礙患者的微電極記錄數(shù)據(jù)，運(yùn)用人工智能技術(shù)深入挖掘大腦“意識(shí)開關(guān)”——丘腦的神經(jīng)活動(dòng)模式。他們從34個(gè)電生理特征中，篩選出4個(gè)關(guān)鍵特征，特別是4-8赫茲的神經(jīng)振蕩(Theta節(jié)律)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，構(gòu)建出與患者一年后意識(shí)恢復(fù)情況高度相關(guān)的統(tǒng)一神經(jīng)度量。

　　研究顯示，該度量指標(biāo)對(duì)不同病因、不同年齡、不同嚴(yán)重程度的患者均具有良好的預(yù)后判斷能力。這一發(fā)現(xiàn)表明，盡管意識(shí)障礙的病因和臨床表現(xiàn)千差萬(wàn)別，但其恢復(fù)過(guò)程受到一個(gè)共同的神經(jīng)機(jī)制的影響。

　　識(shí)別出三種意識(shí)障礙恢復(fù)類型

　　本項(xiàng)研究識(shí)別出三種意識(shí)障礙的恢復(fù)類型：

　　第一類患者丘腦活動(dòng)普遍沉寂，全部為較為嚴(yán)重的植物狀態(tài)患者，迄今無(wú)一例恢復(fù)。

　　第二類具有較高的神經(jīng)振蕩強(qiáng)度，多為殘留部分微小意識(shí)的患者，超過(guò)半數(shù)實(shí)現(xiàn)意識(shí)恢復(fù)。

　　第三類雖然大多為植物狀態(tài)患者，但顯示出較高的神經(jīng)振蕩穩(wěn)定性，代表了一類“隱匿恢復(fù)者”，這部分被診斷為植物狀態(tài)的患者，雖然臨床表現(xiàn)不佳，但其丘腦活動(dòng)保留著恢復(fù)的“火種”，最終有過(guò)半數(shù)患者能夠?qū)崿F(xiàn)意識(shí)恢復(fù)。

　　論文共同通訊作者、國(guó)際意識(shí)研究協(xié)會(huì)前主席史蒂文·洛雷教授提出，這一發(fā)現(xiàn)與近年來(lái)國(guó)際上報(bào)道的“認(rèn)知運(yùn)動(dòng)分離”、“隱匿意識(shí)”現(xiàn)象類似，未來(lái)有望更精準(zhǔn)識(shí)別這些具有恢復(fù)潛力但被常規(guī)評(píng)估遺漏的患者，并為他們提供針對(duì)性治療。

　　雙路徑機(jī)制揭示意識(shí)恢復(fù)奧秘

　　這次研究通過(guò)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，模擬了意識(shí)損傷與恢復(fù)的腦網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)，深入探索了意識(shí)恢復(fù)的神經(jīng)機(jī)制。

　　研究發(fā)現(xiàn)，意識(shí)恢復(fù)可能存在兩條不同的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)路徑：路徑一先恢復(fù)神經(jīng)輸入強(qiáng)度，后恢復(fù)穩(wěn)定性，對(duì)應(yīng)前述第二類患者的典型特征；路徑二則相反，先恢復(fù)輸入的穩(wěn)定性，后恢復(fù)強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)第三類“隱匿恢復(fù)者”的特征。

　　論文共同通訊作者、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所研究員余山指出，這兩條路徑最終都有希望實(shí)現(xiàn)意識(shí)恢復(fù)，但經(jīng)歷的中間狀態(tài)不同。這一研究發(fā)現(xiàn)既為國(guó)際主流的“ABCD”意識(shí)分級(jí)理論提供關(guān)鍵證據(jù)，也為理解為何臨床表現(xiàn)相似的患者會(huì)有不同恢復(fù)軌跡提供新見解。

　　特別是本項(xiàng)研究揭示的意識(shí)障礙恢復(fù)機(jī)制，與以前研究中發(fā)現(xiàn)的麻醉、睡眠等意識(shí)狀態(tài)的切換過(guò)程具有高度的相似性，提示不同類型的意識(shí)改變可能遵循統(tǒng)一的神經(jīng)變化規(guī)律。

　　架起基礎(chǔ)科學(xué)到臨床應(yīng)用之橋

　　論文共同通訊作者、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院主任醫(yī)師何江弘表示，此次研究架起從基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)到臨床應(yīng)用的橋梁，不僅為高度異質(zhì)性的意識(shí)障礙恢復(fù)找到統(tǒng)一的度量標(biāo)準(zhǔn)，更為發(fā)展臨床個(gè)體化治療策略提供科學(xué)依據(jù)。

論文共同通訊作者何江弘主任醫(yī)師在查看影像(圖片來(lái)源：天壇醫(yī)院)。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所 供圖

　　基于丘腦神經(jīng)振蕩的統(tǒng)一度量，臨床醫(yī)生有望能更準(zhǔn)確地評(píng)估患者預(yù)后，并制定個(gè)體化治療方案。對(duì)于具有不同丘腦活動(dòng)特征的患者類型，未來(lái)可以采取針對(duì)性的神經(jīng)調(diào)控策略，提高治療效果。

　　同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)也正致力于開發(fā)非侵入式檢測(cè)工具，旨在通過(guò)高密度腦電圖等手段，無(wú)創(chuàng)評(píng)估丘腦活動(dòng)狀態(tài)，并基于人工智能技術(shù)構(gòu)建預(yù)后預(yù)測(cè)系統(tǒng)，惠及更多意識(shí)障礙患者。