12 月 3 日消息，中国科学院自动化研究所联合北京天坛医院、杭州师范大学等组成的联合研究团队，通过人工智能技术分析意识障碍患者的大脑“意识开关”，揭示了意识恢复的共性神经机制。

▲ 概念示意图（图源：中国科学院自动化研究所）

从异质性中发现统一规律

意识障碍是指患者因严重脑损伤导致意识长期丧失或严重受损，严重的患者被俗称为“植物人”。我国有约一百万的意识障碍患者，每年新增 5-10 万，给患者、家庭和社会带来严重影响。这类疾病的病因极其复杂，包括脑外伤、脑卒中、脑缺血缺氧等多种因素，损伤程度和位置各异，患者预后差异巨大。长期以来，科学界一直在探索：如此异质性的疾病背后，是否存在统一的恢复机制？这一问题的答案对于寻找更加有效的治疗手段具有关键意义。

研究团队通过分析 23 例接受深部脑刺激治疗的意识障碍患者的微电极记录数据，运用人工智能技术深入挖掘大脑“意识开关”—— 丘脑的神经活动模式。从 34 个电生理特征中，研究人员筛选出 4 个关键特征，特别是 4-8 赫兹的神经振荡（也叫做 Theta 节律）的强度和稳定性，构建了与患者一年后意识恢复情况高度相关的统一神经度量。

研究显示，该度量指标对不同病因、不同年龄、不同严重程度的患者均具有良好的预后判断能力。这一发现意味着，尽管意识障碍的病因和临床表现千差万别，但其恢复过程受到一个共同的神经机制的影响。

识别“隐匿恢复者”，带来新希望

该研究还识别出三种意识障碍的恢复类型。第一类患者丘脑活动普遍沉寂，全部为较为严重的植物状态患者，无一例恢复；第二类具有较高的 Theta 节律强度，多为残留部分微小意识的患者，超过半数实现意识恢复；第三类虽然大多为植物状态患者，但显示出较高的 Theta 节律稳定性，代表了一类“隐匿恢复者”，这部分被诊断为植物状态的患者，虽然临床表现不佳，但其丘脑活动保留着恢复的“火种”，最终有过半数患者能够实现意识恢复。未来，有希望更精准地识别这些具有恢复潜力但被常规评估遗漏的患者，并为他们提供针对性治疗。

双路径机制揭示意识恢复的奥秘

研究团队通过构建神经网络模型，模拟了意识损伤与恢复的脑网络活动，深入探索了意识恢复的神经机制。研究发现，意识恢复可能存在两条不同的神经动力学路径。路径 1 先恢复神经输入强度，后恢复稳定性，对应上述第二类患者的典型特征；路径 2 则相反，先恢复输入的稳定性，后恢复强度，对应第三类 " 隐匿恢复者 " 的特征。这两条路径最终都有希望实现意识恢复，但经历的中间状态不同。该发现为国际主流的“ABCD”意识分级理论提供了关键证据，也为理解为何临床表现相似的患者会有不同恢复轨迹提供了新见解。有意思的是，本研究揭示的意识障碍恢复机制，与以前研究中发现的麻醉、睡眠等意识状态的切换过程具有高度的相似性，提示不同类型的意识改变可能遵循统一的神经变化规律。

临床应用前景广阔

该研究架起了从基础神经科学到临床应用的桥梁，不仅为高度异质性的意识障碍找到了统一的度量标准，更为临床个体化治疗策略提供了科学依据。基于丘脑 Theta 节律的统一度量，临床医生能够更准确地评估患者预后，制定个体化治疗方案。对于具有不同丘脑活动特征的患者类型，可以采取针对性的神经调控策略，提高治疗效果。同时，研究团队也正致力于开发非侵入式检测工具，旨在通过高密度脑电图等手段，无创评估丘脑活动状态，并基于人工智能技术构建预后预测系统，惠及更多意识障碍患者。

相关成果已于 11 月 24 日发表于《自然・通讯》。中国科学院自动化研究所博士研究生张浩然为论文第一作者。中国科学院自动化研究所研究员余山、首都医科大学附属北京天坛医院主任医师何江弘以及杭州师范大学、比利时列日大学教授 Steven Laureys 为论文共同通讯作者。首都医科大学附属北京天坛医院博士研究生葛芊芊、副主任医师徐珑、博士研究生庄禹童，北京大学教授吴思、博士研究生刘潇，中国人民解放军总医院主治医师党圆圆为论文的共同作者。

【来源：IT之家】