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為何精神醫學需要閉迴路

憂鬱症與強迫症是缺乏可靠讀出訊號的迴路疾病;而第一代開迴路腦刺激的成敗,恰恰說明了為何『感測腦狀態』可能是缺失的一塊拼圖。

值得為之開顱的未滿足需求

只有在所有較溫和的手段都失敗後,人們才會考慮植入物。在重度憂鬱症中,約有三分之一的病人在接受多種藥物與心理治療的充分試驗後仍未康復——臨床上稱之為難治型憂鬱症。嚴重且致殘的強迫症同樣有一群對每一種第一線治療都無反應的病人。對這一小群病人而言,深部腦刺激並非用於增強,而是最後手段的治療;強迫症的深部腦刺激也已取得人道器材授權。這正是精神腦機介面所服務的族群:不是一般病人,而是其他手段都無效的那一位。

第一代技術及其誠實的挫敗

深部腦刺激治療憂鬱症的開放標籤前導研究確實令人振奮。刺激胼胝體下扣帶迴(第25區)——一個在憂鬱時過度活躍的樞紐——或腹側內囊/腹側紋狀體,在部分難治型病人身上帶來了顯著的康復。當時看來,精神醫學似乎找到了它的『心律調節器』。

然而,設盲、隨機分派的關鍵性試驗卻未達標。兩項大型的業界贊助研究——一項針對胼胝體下扣帶迴、一項針對腹側內囊/腹側紋狀體——在主要療效指標上均未勝過假刺激,並因『無效』而提前中止。這帶來的教訓並非『深部腦刺激毫無作用』,而是:一個投遞到解剖固定標的、固定不變的開迴路劑量,在腦部手術巨大的期待效應面前,無法可靠地與安慰劑區分開來。這一句話,幾乎驅動了本單元後續的一切。

為何『讀取情緒』格外困難

運動腦機介面擁有一項精神醫學所欠缺的巨大優勢:快速、客觀、逐秒的真值——游標要嘛擊中目標、要嘛沒有。情緒則完全沒有這些。要學習一個情緒的神經標記,只能依靠這樣的標籤:它們稀疏(一天僅數次自我回報)、主觀緩慢(情緒以數小時到數天演變),且非穩態(今日的生物標記到了下個月可能已經漂移)。更棘手的是讀寫不對稱:即使你能讀出狀態,你寫回的刺激也會改變它,使因與果在迴路內糾纏不清。

\text{open loop: } u_t = u_0 \quad\Longrightarrow\quad \text{closed loop: } u_t = \pi\!\left(b_t\right), \;\; b_t = f_\theta\!\left(y_t\right)

整個轉變濃縮於一行。開迴路深部腦刺激投遞固定劑量 u₀。閉迴路深部腦刺激透過解碼器 f_θ 從神經訊號 yₜ 萃取生物標記 bₜ,再由策略 π 依該狀態決定刺激 uₜ。後續的一切,都是誠實地把這個映射工程化。

前沿的輪廓

本單元通篇要建構的精神閉迴路:感測一個情緒/網路生物標記,以策略決策,再刺激某個網路節點——接著讓其效果回饋到下一次讀取。

因此,這個前沿有兩個相互耦合的半邊,後續各講將依序探討:介入何處網路,而非單一神經核),以及何時、多少量地介入(適應性、生物標記驅動的刺激)。包裹這兩者的,是從族群平均的方案走向逐一病人量身訂製——因為在一種缺乏共通讀出訊號的疾病中,生物標記與標的可能都是個人化的。這正是閉迴路深部腦刺激治療憂鬱症誠實的許諾:不是魔法,而是一種讓介入能對它所治療的那顆腦負責的方法。