這項新研究發表在《自然·生物醫學工程》雜志上，是多年來針對大腦中負責認知控制的部分所做工作的最終成果。從抑郁癥到強迫癥，許多精神健康疾病中都可以發現認知控制能力的損傷。這些認知控制的缺陷表現為不靈活的思維過程。明尼蘇達大學醫學院的Alik Widge說，不能輕易從一個思維過程轉向另一個思維過程是許多精神疾病的一個關鍵特征。

“一個例子可能包括一個患有抑郁癥的人，他就是無法擺脫‘卡住’的消極思想，”Widge說。“因為它是精神疾病的核心，找到一種改善它的方法可能是治療這些疾病的一個強大的新方法。”

Widge及其同事在2019年的一項研究中發現，電刺激大腦腹側內囊/腹側紋狀體(VC/VS)區域可以增強認知控制。早期的工作不僅證明了當參與者接受認知控制測試任務時，VC/VS區域的深層腦刺激改善了認知控制，而且還確定了與臨床改善相對應的特定神經生物標志物。

根據這些早期發現，研究人員開發了一種算法，可以實時檢測大腦何時在認知控制任務中掙扎。當檢測到認知控制的失誤時，該系統向VC/VS區域提供短暫的電刺激，迅速提高認知控制性能。

“這個系統可以讀取大腦活動，當病人遇到困難時，對其進行‘解碼’，并對大腦進行小范圍的電刺激，以促進他們克服困難，”Widge解釋說。“我經常使用的比喻是一輛電動自行車。當有人蹬車但有困難時，自行車會‘感應’到它并增強它。我們已經為人類的心理功能做了相當于這樣的事情。”

測試這一實驗系統的試點研究招募了12名接受腦部手術的癲癇患者。研究中的一些病人確實報告說刺激緩解了焦慮癥狀，但Widge清楚地指出，這項研究只能專注于加強認知控制，在臨床試驗開始對患有嚴重焦慮癥的受試者測試這種侵入性大腦植入之前，還需要進一步的工作。

“還有很多事情要做，而且這很明顯不是對每個抑郁癥/焦慮癥/強迫癥/其他任何疾病的治療，但我們認為這是朝著機制驅動的腦深部刺激邁出的相當大的一步，”Widge在Twitter上稱。“這不是一個臨床試驗，但有幾個病人有明顯的焦慮，而提高認知控制能力使他們能夠專注于遠離那種焦慮的內心獨白。”

這項新研究是首次證明大腦植入物能夠實時感知認知缺陷的跡象，并通過有針對性的刺激來恢復正常的神經活動。這種植入物被是一個閉環系統。它類似于一些心臟起搏器通過感知不規則活動而刺激心臟來維持最佳心率的方式。

這類閉環腦刺激植入物過去曾被用于檢測和治療癲癇發作，但研究人員在為精神疾病開發類似系統時面臨的挑戰是缺乏明確的神經生物標志物，這些標志物負責抑郁癥或焦慮癥等深層次的多面性疾病。

這項新研究表明，認知控制缺陷在許多精神障礙中是常見的，這些缺陷很容易用認知控制測試來測量，而且有明確的電生理特征與這些缺陷相對應。Widge和他的團隊雄心勃勃地推測，這種治療方法可能對各種精神疾病有用。

科學家在新研究中總結說：“同樣的框架也可以應用于其他認知或情緒問題，例如，監測和加強學習或情緒失調。盡管在這些結果能夠直接應用于臨床之前仍然存在大量的技術差距，并且需要為認知作為治療的主要焦點建立證據基礎，但我們的結果可以成為干預人類神經精神疾病的高度具體方法的基礎。”

這項新研究發表在《自然·生物醫學工程》雜志上。