盡管人們已經(jīng)深入研究了精神疾病的診斷和治療很多年，但目前仍然面對(duì)重重難關(guān)。眾多研究表明，精神疾病診斷的難點(diǎn)最主要在于現(xiàn)有對(duì)診斷主要依靠行為判斷，而沒(méi)有統(tǒng)一的生理學(xué)的病理依據(jù)。并且，由于基因與環(huán)境的相互作用關(guān)系，利用基因分析研究精神疾病背后的機(jī)制目前仍有些缺乏說(shuō)服力。與此相對(duì)，腦成像技術(shù)正成為一種使在神經(jīng)生物基礎(chǔ)上診斷和治療評(píng)估精神疾病更有可能的手段。尤其是隨著機(jī)器學(xué)習(xí)在腦成像數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用，研究者能更好地解讀每一個(gè)被掃描個(gè)體腦中的想法。

什么??！放開(kāi)我的腦子??！

研究員加斯特和他的同事們2017年10月于《自然：人類行為》雜志中發(fā)表了一篇關(guān)于利用功能核磁共振（fMRI）分析精神疾患病人自殺想法的研究。基于自殺想法的神經(jīng)表征，他們表示能夠?qū)⒂凶詺A向的患者從對(duì)照組受試者中識(shí)別出來(lái)。更令人驚奇的是，它甚至能將曾經(jīng)有過(guò)自殺企圖和嘗試的患者和僅有自殺念頭的患者區(qū)分開(kāi)來(lái)。

功能核磁共振的空間分辨率在毫米級(jí)，所以我們常常用它作為人類大腦神經(jīng)活動(dòng)的研究工具。它的工作原理其實(shí)很簡(jiǎn)單（見(jiàn)圖1）：當(dāng)我們的部分腦區(qū)興奮時(shí)，更多攜氧血液將會(huì)流入該腦區(qū)，此時(shí)功能核磁共振就能檢測(cè)出大腦的活動(dòng)變化。這是因?yàn)檠鹾铣渥愕募?xì)胞與缺氧的細(xì)胞磁性不同。早期利用功能核磁共振的研究中，研究者多關(guān)注的是患者和對(duì)照組（一般是都是健康的受試者）之間的顯著性差異。這種差異主要在于大腦活動(dòng)激活的功能核磁信號(hào)的多少（也稱為功能活動(dòng)）或者是，近幾年比較火的不同腦區(qū)之間神經(jīng)活動(dòng)的相關(guān)性（也就是功能連接）。然而，這些差異并未顯著到可以區(qū)分患者或者是作為對(duì)照的健康人，也因此難以將它作為功能生物標(biāo)記用于診斷或者是研究治療手段的有效性。加斯特和他的同事利用機(jī)器學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)的方式克服了傳統(tǒng)功能核磁共振數(shù)據(jù)分析的技術(shù)限制，這也是他們本次研究的最大亮點(diǎn)。

圖1：通常受試者會(huì)被送進(jìn)“線圈”中，根據(jù)研究者的要求觀看視頻或圖片，聽(tīng)指令或是音樂(lè)等，借由重復(fù)進(jìn)行某種思考、動(dòng)作或經(jīng)歷，可以用統(tǒng)計(jì)方法判斷哪些腦區(qū)在這個(gè)過(guò)程中有信號(hào)的變化，因而可以找出是哪些腦區(qū)在執(zhí)行這些思考、動(dòng)作或經(jīng)歷

在他們的研究中，研究人員給每一個(gè)受試者都展示了3組具有不同情感暗示的詞語(yǔ)[1]（每組10個(gè)詞）(見(jiàn)圖2)，一組與自殺相關(guān)（比如：死亡），一組表達(dá)消極情緒（比如：憂郁），還有一組表達(dá)積極情緒（比如：無(wú)憂）。在受試者看到這些詞的同時(shí)進(jìn)行功能核磁共振的掃描。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有六個(gè)詞語(yǔ)和五個(gè)腦區(qū)（見(jiàn)圖3）能最好地區(qū)分有自殺傾向的患者和對(duì)照組受試者。所以，他們訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)分類器利用這三十個(gè)特征對(duì)每一個(gè)參與者進(jìn)行患者和對(duì)照組的鑒別，結(jié)果十分顯著：分類器從17名具有自殺傾向患者中正確識(shí)別出了15名，并且從17名健康受試者中識(shí)別出了16名。隨之，他們繼續(xù)對(duì)具有自殺傾向的患者進(jìn)行研究，他們將患者分為曾經(jīng)有過(guò)自殺企圖和嘗試的患者（9名）和僅有自殺念頭的患者（8名）兩組，并且用一個(gè)新的分類器進(jìn)行訓(xùn)練，最終，它準(zhǔn)確地分類出了17人中的16人，正確率達(dá)到了94%。

圖2：研究人員向每一位受試者展示的三組含不同情緒成分的詞語(yǔ)，每組10個(gè)

圖3：畫(huà)圈的白色區(qū)域即為有自殺念頭和對(duì)照組受試者之間具有顯著差異的5個(gè)腦區(qū)定位

到底是大腦中什么樣的思維過(guò)程使患者的身份識(shí)別達(dá)到這么高的精確度？在之前的一項(xiàng)研究中，大腦中特定情緒的激活腦區(qū)已經(jīng)被描繪[2]。因此，加斯特和他的同事們能夠找到這6個(gè)不同的詞語(yǔ)（比如：死亡，麻煩和無(wú)憂），并比較它們?cè)诨颊吲c對(duì)照組受試者、以及僅有自殺念頭與曾經(jīng)有自殺嘗試的患者之間的不同。從他們的研究中得出的一個(gè)結(jié)論是：相比于對(duì)照組受試者，帶有消極情感的詞匯在有自殺傾向的患者中引起更多的憂傷和恥辱，和更少的憤怒。

就像加斯特等研究者所強(qiáng)調(diào)的，這項(xiàng)研究對(duì)于精神病學(xué)的臨床意義在于，我們不應(yīng)只關(guān)注具有自殺傾向的患者如何對(duì)一些任務(wù)做出反應(yīng)（比如口頭回答或者按按鈕），而更應(yīng)該關(guān)注患者本身對(duì)于這些不同概念的主觀想法和感受。

那么，從這項(xiàng)研究中我們可以學(xué)習(xí)到什么？它又可能帶來(lái)什么后續(xù)的重要結(jié)果呢？

首先，了解不同詞語(yǔ)的神經(jīng)語(yǔ)義標(biāo)記不僅定位在單一腦區(qū)，而是分布在多個(gè)腦區(qū)是十分重要的。正因?yàn)槿绱耍瑫r(shí)生成的多個(gè)腦區(qū)的數(shù)據(jù)使得研究者利用多變量/網(wǎng)絡(luò)分析的方法進(jìn)行分析成為可能。其次，加斯特等人的試驗(yàn)已經(jīng)清晰地表明，在一個(gè)小范圍的人群中，我們可以使用大腦對(duì)特定情緒的反應(yīng)分辨有自殺念頭的患者和健康人，甚至可以進(jìn)一步將有過(guò)自殺企圖的患者和僅有自殺念頭的患者區(qū)分開(kāi)來(lái)。也正如作者所言，后一種區(qū)別是極其細(xì)微的，如果這個(gè)研究能夠在更大的人群中被重復(fù)，以及他們所使用的機(jī)器學(xué)習(xí)方法能夠被運(yùn)用到患有其他精神疾病的人群，那么功能腦成像技術(shù)在未來(lái)也許能成為精神疾病診斷或是治療效力評(píng)價(jià)的醫(yī)學(xué)工具。

小編有話說(shuō)

加斯特等人的研究結(jié)果在判斷健康志愿者和具有自殺傾向的患者試驗(yàn)上靈敏度達(dá)到了88%（15/17），特異度94%（16/17），盡管有11%（2/17）的漏診率，5%（1/17）誤診率，但是如果作為診斷試驗(yàn)，其判斷真正患者和非患者的總能力具有相當(dāng)不錯(cuò)的真實(shí)性（約登指數(shù)YoudenIndex，本試驗(yàn)YI=0.82，當(dāng)數(shù)值大于0.7顯示診斷試驗(yàn)真實(shí)性越好），并且其陽(yáng)性似然比達(dá)到了14，具有很好的診斷價(jià)值（陽(yáng)性似然比=靈敏度/（1-特異度），當(dāng)數(shù)值大于或等于10說(shuō)明試驗(yàn)有很好的診斷價(jià)值）。但是從外推性的角度出發(fā)，利用功能磁共振成像進(jìn)行自殺傾向診斷的理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)卻很骨感。一方面，功能核磁共振成像儀造價(jià)昂貴，在醫(yī)院的普及性并不高。另一方面，面對(duì)具有自殺傾向的患者，真正難點(diǎn)可能并不在于發(fā)現(xiàn)他們腦中的自殺想法，更多的是面對(duì)折磨他們的精神疾病時(shí)我們束手無(wú)策，或是不能及時(shí)給予情感關(guān)懷。真要進(jìn)行自殺傾向鑒定，倒不如多在搜索引擎或社交網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵詞之類的地方分類下些功夫，比如從推特中看自殺傾向這樣的研究[3]。而不是為了強(qiáng)行捆綁機(jī)器學(xué)習(xí)和功能核磁共振，最終落得一個(gè)在醫(yī)學(xué)精神病學(xué)實(shí)用領(lǐng)域上炫技的下場(chǎng)。

最后，分享一首荷蘭歌手唐·麥克萊恩（DonMcLean）1971年以文森特·梵高同名畫(huà)作《星夜》為靈感創(chuàng)作的歌曲"StarryStarryNight”，致敬那些活在痛苦軀體之中的偉大靈魂。