耳機(jī)還是泳帽？Alphabet新AI計劃：從腦電波中診斷抑郁癥

Alphabet 公司的Google [X] 實驗室近日詳細(xì)介紹了「琥珀」計劃（Amber），旨在使腦電波和血糖一樣容易理解。

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研究的目的是利用AI相關(guān)技術(shù)開發(fā)用于抑郁和焦慮的測量方法，以支持診斷和治療。

據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院控制和預(yù)防中心估計，美國有1730萬成年人至少經(jīng)歷過一次重度抑郁發(fā)作。

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此外，從2016-2017年度到2017-2018年度，美國有嚴(yán)重自殺念頭的成年人比例增加了0.15% ，比去年的數(shù)據(jù)多出46萬人。

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但是抑郁癥在不同的人身上表現(xiàn)不同，不同的人有1000種可能的癥狀組合。

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Amper 團(tuán)隊試圖將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)與腦電圖技術(shù)結(jié)合起來，以測量大腦中的識別活動。

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這個靈感來自于一個觀察結(jié)果: 游戲的任務(wù)可以用來測量大腦獎勵系統(tǒng)內(nèi)的處理過程，比如在比賽中獲勝后，抑郁的人與非抑郁的人相比，大腦的反應(yīng)較弱。

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Google「X」實驗室并不是第一個將機(jī)器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于腦電圖（EEG）讀數(shù)的。

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在去年四月發(fā)表的一篇論文中，IBM 的研究人員聲稱已經(jīng)開發(fā)出一種算法，可以對癲癇發(fā)作進(jìn)行分類，準(zhǔn)確率高達(dá)98.4% 。

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事實上，腦電圖已經(jīng)被廣泛用于研究吞咽，分類精神狀態(tài)，診斷神經(jīng)精神疾病，如神經(jīng)性疼痛和癲癇，以及分類情緒等。

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Amper 團(tuán)隊花了三年時間研發(fā)出一種低成本、便攜式、研究級別的系統(tǒng)，以便更容易地收集腦電圖數(shù)據(jù)。

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這種耳機(jī)就像游泳帽一樣，需要3分鐘左右的時間來配置，使用位于 Fz、 Cz 和 Pz (用于評估獎勵和認(rèn)知功能的關(guān)鍵通道或電極)中線上的三個傳感器。

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它具有一個可支持多達(dá)32個通道的隨行生物放大器，可用于靜息狀態(tài)腦電和事件相關(guān)電位的采集，軟件可以時間鎖定任務(wù)進(jìn)行腦電測量。

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除了耳機(jī)，Amber 團(tuán)隊還探索了如何利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法來減少腦電圖記錄中不必要的噪音。

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他們與 Alphabet 的深度學(xué)習(xí)研究實驗室 DeepMind 合作，采用了非監(jiān)督表征

學(xué)習(xí)的方法，演示了像自動編碼器這樣的方法可以在沒有人參與的情況下去除腦電信號(自動編碼器通過忽略噪聲來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集的表示)

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此外，琥珀團(tuán)隊還提供了一個概念驗證，即提取與心理健康相關(guān)的特征，可以用來根據(jù)一位心理健康專家的采訪預(yù)測臨床標(biāo)簽，如重性抑郁障礙和廣泛性焦慮癥。

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與之前的研究不同，琥珀團(tuán)隊聲稱他們能夠為個體參與者而不是團(tuán)體參與者做這個實驗。

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「這些方法能夠從單次腦電圖試驗中恢復(fù)可用的信號表征”, x 總裁歐比費爾滕在一篇博客中解釋說,“這意味著，從大腦電生理學(xué)中獲取臨床有用信息的數(shù)據(jù)樣本可能比傳統(tǒng)的研究實驗室要少得多，而傳統(tǒng)的實驗室通常依賴于數(shù)百個實驗性試驗?！?/span>

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Amper 團(tuán)隊最終未能找到抑郁和焦慮的單一生物標(biāo)志物。然而，盡管他們遇到了挫折，他們還是發(fā)布了在 GitHub 上開發(fā)的硬件設(shè)計、可視化工具和刺激工具。

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這款耳機(jī)現(xiàn)在和軟件已經(jīng)與佛羅里達(dá)州立大學(xué)合作完成了一項研究。此外，琥珀團(tuán)隊承諾不會對琥珀的硬件申請專利，并將50個未使用的腦電圖頭戴設(shè)備捐贈給 Sapien 實驗室。Sapien 實驗室運營著一個“人腦多樣性項目”(Human Brain Diversity Project) ，支持低收入國家和未被充分代表的群體開展腦電圖研究。

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我們希望開源我們的腦電圖系統(tǒng)和發(fā)表我們的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)不僅對腦電圖專家有價值，而且對更廣泛的心理健康研究團(tuán)體也有價值，他們可能因為之前研究腦電圖的復(fù)雜性和成本而退縮，」費爾滕寫道，「在現(xiàn)實世界中使用技術(shù)支持的心理健康測量工作的道路上有許多陷阱，還需要做更多的研究... ... 要應(yīng)對當(dāng)今的挑戰(zhàn)，需要科學(xué)家、臨床醫(yī)生、技術(shù)專家、政策制定者和有生活經(jīng)驗的個人之間建立新的伙伴關(guān)系?！?/span>

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