第一代的神经元模型是验证型的,当时的设计者只是为了验证神经元模型可以进行计算,这种神经元模型既不能训练也没有学习能力,可以简单的把它看成是一个定义好的逻辑门电路,因为它的输入和输出都是二进制的,而中间层的权重都是提前定义好的。
神经网络的第二个发展时代是十九世纪五六十年代,以Rosenblatt提出的“感知器模型”和“赫伯特学习”原则等一些工作为代表。
进入十九世纪八十年代之后,由于单层的感知器神经网络的表达能力非常有限,只能做一些线性分类器的任务,神经网络的发展进入了多层感知器时代。一个典型的多层神经网络就是前馈神经网络。
十九世纪八十年代神经网络一度非常流行,但很不幸的是进入九十年代,神经网络的发展又陷入了第二次低谷。
到2006年,神经网络再一次回到了大众的视野,而这一次回归之后的热度远比之前的任何一次兴起时都要高。神经网络再次兴起的标志性事件就是Hinton等人在Salahudinov等地方发表的两篇关于多层次神经网络(现在称作“深度学习”)的论文。
在我国,2010年10月,世界神经调控学会中国分会暨中国医师协会神经调控专业委员会在北京宣布成立。2012年4月,国家发改委批复神经调控技术国家工程实验室,由清华大学牵头、北京品弛医疗设备有限公司和北京天坛医院共建,这是国内神经调控领域的首个国家级平台。
✓目前神经调控有哪些手段
侵入式神经调控技术中的脑深部电刺激(DBS):这种方案不仅可以治疗帕金森病等神经系统疾病,还可以治疗各种精神心理疾病,如抑郁症等。尽管DBS手术有较小的脑出血和感染的风险,但它耐受性良好且总体上是安全的。
迷走神经电刺激 (VNS) :指在胸部皮肤下植入电脉冲发生器并将其连接到颈部的迷走神经,它是一种有效治疗抑郁症的方法,并且无需进行脑部手术,有助于缓解焦虑和调节情绪。
那今天主要介绍非侵入式神经调控技术。
01 经颅磁刺激
经颅磁刺激基于电磁感应和电磁转换原理,经颅磁刺激的线圈通电后产生感应电场和磁场,作用于大脑皮层而产生动作电位,从而激活相应大脑区域。
根据脉冲给予方式的不同,可以将经颅磁刺激分为3类:单脉冲经颅磁刺激 (Single-pluse TMS, sTMS)、双脉冲经颅磁刺激 (Pair-pluse TMS, pTMS)和重复经颅磁刺激 (Repetitive TMS, rTMS)。
应用:
重复经颅磁刺激可用于神经性疼痛、抑郁症、帕金森病等病症的治疗,在改善运动、言语、吞咽、认知功能,促进神经再生上也有着良好的效果。
02 经颅直流电刺激
经颅直流电刺激利用低强度直流电调节大脑皮层神经元活动,具体来说,通过改变神经元静息电位的极性,调节神经元的兴奋性。
应用:
目前,经颅直流电刺激主要应用于精神类疾病(抑郁症、精神分裂症等)、神经类疾病(脑卒中、癫痫、阿尔兹海默症等)及神经康复(脑损伤、脑中风后认知、言语、吞咽障碍、运动障碍等)等领域。
03 经颅超声刺激
经颅超声刺激及利用经颅超声波对脑部神经进行调制,具体来说,将体外发射的超声波聚焦,使焦点作用于神经组织,可实现对脑部神经的高效调制。
应用:
经颅超声刺激在临床上的应用还处在起步阶段,但已取得了一些成果:如超声刺激额颞皮质可显著改善患者精神状态及疼痛、超声预刺激可减轻脑缺血损害,近期还有关于该项技术在阿尔茨海默氏病及抑郁症治疗中的可能性的讨论。
04 经颅光生物调节
经颅光生物调节是一种使得光子和生物组织之间发生相互作用的技术手段,通过向大脑的特定部位发射近红外光,达到刺激细胞功能、调节大脑认知的效果。
应用:
经颅光生物调节或可作用于抑郁、焦虑、糖尿病等的治疗,对加快伤口愈合、减轻疼痛也有一定的效果
05 神经反馈技术
神经反馈技术通过采集与分析大脑信号来确定受试者的精神生理状态,并将这些信息以容易理解的视觉、听觉、触觉等形式展示出来。通过有选择性的增强或抑制某一种特征的神经信号,进而调节大脑功能,从而达到预防和治疗特定疾病的目的。
结语
哪种神经调控治疗效果最好呢?
神经调控技术并不是适合每个人做,主要还要看适应症,病人到底什么病,到哪个阶段,早期有些疾病可以通过传统的治疗手段就可以。
但有些经过治疗后效果不好,解决不了问题,这时候我们可以再采取神经调控的办法会更好一些,神经调控的副作用是不大的,因为它是一个微创手术。临床上还需要多种临床试验,才能确定不同的患者适应哪种神经网络调控治疗方案。由于脑神经网络调控技术的非药物干预特点,可根据每个患者本人的脑活动特点进行调整,预期不久的将来临床上可实现更精准地为患者量身定制个性化的治疗方案。
让我们拭目以待神经调控领域更加精彩的未来!
文章 超详细!脑神经网络调控技术,治疗难治型抑郁症的新进展。
陆小兵
主任医师
广州医科大学附属脑科医院
文章 吃抗抑郁药能不能打新冠疫苗?
陆小兵
主任医师
广州医科大学附属脑科医院
文章 必看!关于新冠疫情下的心理调控措施
陆小兵
主任医师
广州医科大学附属脑科医院