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用人工智慧電擊大腦,可望幫助人類提升15%的記憶能力
數位時代紀品志
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美國賓州大學團隊以機器學習分析大腦形成記憶時的腦波。接著進行記憶測驗時,如果AI從腦波感測到記憶不成功,就會即時以微電擊刺激大腦,據稱可增加15%記憶能力,可望用於腦傷及失智患者。

用AI對大腦放電來強化記憶——聽起來彷彿科幻片的場景,其實是正在進行的腦科學研究。

 

美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)心理學家卡哈納(Michael Kahana)帶領團隊研究,利用機器學習演算法判讀腦波,算準時機向特定腦區進行電脈衝刺激,據稱該技術可使記憶能力提升15%。相關成果剛發表於最新一期《自然通訊》(Nature Communications)。

該研究計畫是由美國國防部資助,目標開發能夠「修復主動記憶」(Restoring Active Memory)的神經科技,以幫助因腦傷產生記憶障礙的病人。

深入大腦進行電擊的「記憶增強術」

要精確觀測大腦活動,最好能直接深入顱內。不過,如果要為了科學研究,讓人打開腦袋、放入電極,恐怕沒人願意,研究倫理審查大概也不會通過。

於是研究人員找來了25位癲癇患者。這些病人因為治療癲癇需要,腦內已植入100至200個電極,用來監測癲癇相關的腦電波。研究人員便利用這些電極記錄高解析率的神經活動,也可透過電極對各腦區進行刺激。

研究人員過去實驗發現,刺激時間點會影響記憶的效果。先前方法要求受試者記憶螢幕出現的字詞,同時每個字顯示時都對大腦規律施放電脈衝。結果發現,只有在記憶功能不佳時,才有增強效果,記憶良好時反而產生反效果。因此無差別持續刺激並不是個好方法。

然而,腦波相當複雜,該如何判讀大腦記憶的活動情形、適時給予刺激?——這時AI就派上用場了。

用機器學習判讀腦波、精準放電

論文第一作者、賓大心理系的數據科學家埃茲亞特(Youssef Ezzyat)表示,新研究有兩方面革新:一是研發監測腦部活動的系統,可依據大腦活動即時觸發相應的刺激;另一方面則是具體找出新的刺激目標,即左腦外側顳葉皮質。

研究人員首先了解大腦進行記憶的腦波模式。受試者嘗試記憶螢幕上的單字時,研究團隊同時每秒從每個電極收集數千筆數據。接下來再測試患者的回憶,並訓練機器學習將數據與受試者記憶單詞的可能性相關聯,藉此針對特定受試者建立出記憶成功或失敗的大腦活動模式。如此一來,AI就能從電極活動預測記憶的情形。

接著再進行電刺激。受試者進行記憶測驗時,AI會即時分析腦活動狀態,如果預測受試者記憶不成功時,就會迅速刺激大腦,提高記憶功能。放出的刺激是安全範圍內的微量電脈衝,參與者並不會有感覺。這有點類似心律調節器,在心律不整、心跳過慢時會放電,只是調節的是更複雜的腦波。研究人員表示,從感測腦波到觸發刺激已可在幾百毫秒之內完成。

研究結果發現,這套系統平均提高患者15%的回憶能力。

四年的「修復主動記憶」研究計劃,目前結果逐漸接近目標,也就是開發可植入式的腦神經調節系統。研究人員相信,這種刺激療法可能有很大應用潛力,將來可望用於協助腦傷及阿茲海默症患者。

資料來源:Nature CommunicationsEurekAlert!Wired

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