根據(jù)世衛(wèi)組織估算，全球有超過3.5億抑郁癥患者，基本上每20人中就有1人遭受抑郁癥的折磨。在重度抑郁癥患者中，有20%-30%的難治性抑郁癥患者面臨無藥可用、無醫(yī)可治的困境。

近日，上海交通大學(xué)智能交互與認(rèn)知工程上海高校重點實驗室呂寶糧團隊與上海零唯一思科技有限公司聯(lián)合推出的情緒“x”光機，或許意味著未來人類可以像測體溫或量血壓那樣，客觀、定量地檢測自己日常的情緒狀態(tài)。

當(dāng)你坐在電腦前，戴上專用的腦電帽，根據(jù)屏幕上的程序提示觀看視頻、油畫、人臉照片等情緒誘發(fā)素材，通過專門開發(fā)的多模態(tài)情緒識別模型，便可以科學(xué)地評估自己的情緒狀態(tài)，并提供抑郁狀態(tài)的預(yù)警。

腦機接口技術(shù)會在抑郁癥的幽暗隧道中投下微光嗎？

情感腦機接口究竟是什么？

它將如何改變我們的生活？

如何利用情感腦機接口技術(shù)

提升抑郁癥的診斷效果？

以下是我們與呂寶糧的對話。

01

破解“薛定諤的情緒”

@上海科技

情緒“x”光機通過采集和解碼腦電信號和眼動信號，幫助人們科學(xué)地判斷情緒好壞，預(yù)警抑郁狀態(tài)。我們的情緒類型這么豐富，都可以從這些信號里解讀出來嗎？

@呂寶糧

神經(jīng)科學(xué)研究表明，情緒非常復(fù)雜，沒有單一的生理指標(biāo)能夠精確地描述人的情緒。在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界，傳統(tǒng)研究往往集中于將面部表情作為情緒表達(dá)的窗口，但我認(rèn)為這種方法存在局限性。面部表情雖然與情緒有一定的關(guān)聯(lián)，但不足以作為表征情緒狀態(tài)的可靠的生物標(biāo)志物。比如你即使內(nèi)心很焦慮，也能表面假裝很平靜。心率、皮膚阻抗、呼吸等其他的生理信號，也與情緒有關(guān)，但是它們與情緒的關(guān)聯(lián)性都不如腦電信號。

情緒“x”光機的研究目標(biāo)是利用多模態(tài)情感腦機接口技術(shù)實現(xiàn)對抑郁癥的客觀評估，其核心技術(shù)是開發(fā)高效的情緒誘發(fā)范式和情緒誘發(fā)素材，通過采集患者和正常人的大規(guī)模多模態(tài)生理數(shù)據(jù)，尋找抑郁癥客觀評估的數(shù)字生物標(biāo)記物。目前的情緒“x”光機采用了深度學(xué)習(xí)算法和腦電大模型，能夠自動識別六種基本情緒，即高興、悲傷、恐懼、憤怒、厭惡和驚訝，以及中性情緒。

@上海科技

將腦電信號與眼動信號融合的情緒識別方法，是您及團隊2014年首次提出的一種新的多模態(tài)情感腦機接口框架。為什么選用腦電信號和眼動信號融合？二者的結(jié)合，為什么可以顯著提升情緒識別的準(zhǔn)確率？

@呂寶糧

情緒是在外界刺激條件下人的復(fù)雜生理、物理變化過程，單一模態(tài)的生理信號難以捕捉到復(fù)雜的情緒變化。單一的腦電或眼動信號往往受限于噪聲和表征能力的限制，可能無法準(zhǔn)確地區(qū)分各種不同的情緒狀態(tài)。針對這一問題，我們提出了多模態(tài)融合的情緒識別框架。通過融合腦電和眼動這兩種生理信號，我們可以從不同的視角表征復(fù)雜的情緒狀態(tài)，從而顯著地提升了情緒識別的精度和可靠性。

我們的實驗結(jié)果表明，腦電信號和眼動信號對三類情緒識別有明顯的互補特性，腦電信號對高興這類正向情緒比眼動信號有更高的識別率，而眼動信號對悲傷這類負(fù)向情緒比腦電信號具有更強的區(qū)分能力。

02

如何“讀懂”你的情緒？

@上海科技

多模態(tài)數(shù)據(jù)的分析對于精準(zhǔn)醫(yī)療至關(guān)重要。您在研究中，是如何利用多模態(tài)數(shù)據(jù)的？

@呂寶糧

多模態(tài)數(shù)據(jù)主要包括腦電、眼動、心率、面部表情、語音等生理和非生理信號，這些數(shù)據(jù)可以綜合反映患者的情緒和認(rèn)知狀態(tài)。我們通過多模態(tài)深度學(xué)習(xí)算法綜合分析這些數(shù)據(jù)，不僅可以識別出抑郁癥患者的情緒波動，還能觀察到不同治療方法對患者情緒狀態(tài)的具體影響。這種方法的優(yōu)勢在于能夠?qū)崟r、動態(tài)地監(jiān)測患者的情緒狀態(tài)，為臨床提供決策支持，特別是有助于制訂個性化的治療方案。

@上海科技

情緒識別與情緒調(diào)控研究面臨哪些困難和挑戰(zhàn)？下一步，您和團隊的研究計劃是什么？

@呂寶糧

情緒是一個復(fù)雜而多維的概念，不同的人對同一情緒的表達(dá)和體驗可能存在差異。

與運動腦機接口不同，患者的個體差異可能受性別、年齡、職業(yè)和文化程度等多種因素影響，如何準(zhǔn)確地識別和理解不同個體的情緒狀態(tài)仍然是一個重要的研究方向。因此，我們要設(shè)計適合于不同人群的情緒誘發(fā)范式，要構(gòu)筑高精度的情緒識別模型。另外，情緒調(diào)控需要考慮到倫理和隱私等問題，并確保技術(shù)的安全性。

我們目前的研究側(cè)重于情緒識別，未來我們將在精準(zhǔn)情緒識別的基礎(chǔ)上，開發(fā)高效的情緒調(diào)控技術(shù)。

03

探求抑郁癥“密碼”

@上海科技

為什么選擇抑郁癥客觀評估作為情感腦機接口技術(shù)的研究方向？

@呂寶糧

抑郁癥在我國的發(fā)病率不斷上升，2019年就報道有9500萬抑郁癥患者。一方面，我國出生人口出現(xiàn)下滑，政策鼓勵生育，但產(chǎn)后抑郁的患病率大約有20%-30%。另一方面，抑郁癥患者年齡下降，青少年發(fā)病率升高，而國內(nèi)精神科醫(yī)生嚴(yán)重不足，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家的水平。

目前，抑郁癥的診斷基本依賴精神科醫(yī)生的主觀判斷和各類量表，缺乏客觀生物標(biāo)記物，這導(dǎo)致診斷不僅耗時而且準(zhǔn)確率不高。因此，我們探索基于多模態(tài)情感腦機接口技術(shù)的抑郁癥客觀評估方法，以提高抑郁癥的診斷效率和準(zhǔn)確率。

@上海科技

情緒“x”光機如何輔助精神科醫(yī)生診斷抑郁癥？

@呂寶糧

我們的情緒“x”光機利用先進的傳感技術(shù)、可穿戴設(shè)備、深度學(xué)習(xí)算法和腦電大模型，通過分析用戶的腦電和眼動等多模態(tài)數(shù)據(jù)識別患者的抑郁癥狀。患者只需在情緒“x”機上做10分鐘的測試，機器就會自動生成一個診斷報告。

該報告從抑郁癥狀的角度，給出患者偏離正常值的程度。相較于傳統(tǒng)的抑郁癥診斷方法，情緒“x”光機可以提供自動化、快速、客觀的定量分析，進而使精神科醫(yī)生能為患者提供更為個性化和精準(zhǔn)的治療方案。

@上海科技

情緒“x”光機的抑郁癥客觀評估系統(tǒng)的應(yīng)用前景如何？在您看來，它最終的呈現(xiàn)模式和適用范圍是什么？

@呂寶糧

我認(rèn)為未來每位臨床精神科醫(yī)生都需要配備一臺情緒“x”光機，以實現(xiàn)抑郁癥的個性化、精準(zhǔn)治療，提高醫(yī)生的工作效率，減輕醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)。除了醫(yī)院之外，情緒“x”光機也可以應(yīng)用于各種崗位的抑郁癥篩查和早期預(yù)警。隨著情感腦機接口技術(shù)的不斷成熟和關(guān)鍵設(shè)備價格的降低，未來將會有家庭版情緒“x”光機。在家里就像量血壓、測體溫一樣，可以方便地檢測自己的情緒狀態(tài)是否出現(xiàn)了異常，以調(diào)整生活和工作節(jié)奏，及時就醫(yī)。

情感腦機接口技術(shù)在未來抑郁癥等情感障礙疾病的診療中具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ疑钚徘楦心X機接口技術(shù)將引領(lǐng)一場關(guān)于情感障礙疾病治療和管理的革命。隨著技術(shù)的不斷進步和精細(xì)化，我們能夠更準(zhǔn)確地識別和監(jiān)測抑郁癥患者的癥狀變化，為他們提供及時且個性化的治療方案。

未來，這項技術(shù)將會與更多的智能設(shè)備和應(yīng)用程序集成，與增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、大模型等其他創(chuàng)新技術(shù)相結(jié)合，形成一個多方位的治療平臺，從而更全面地支持患者的治療和康復(fù)過程，實現(xiàn)更廣泛的個性化醫(yī)療解決方案。此外，隨著大模型技術(shù)的進一步發(fā)展，我們能夠通過大數(shù)據(jù)分析預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢，進行更為主動的干預(yù)。

@上海科技

從您的專業(yè)視角來看，腦機接口作為未來產(chǎn)業(yè)如何供給新質(zhì)生產(chǎn)力？

@呂寶糧

腦機接口技術(shù)是一種典型的新質(zhì)生產(chǎn)力，不僅符合新質(zhì)生產(chǎn)力的定義，而且開創(chuàng)了一種全新的人與機器的自然交互方式。

我國腦機接口市場正在孕育發(fā)展過程中，已經(jīng)受到了社會各界的廣泛關(guān)注。腦機接口技術(shù)是一項底層技術(shù)，它將來能在方方面面賦能百業(yè)，會對普通人的日常生活產(chǎn)生巨大的影響。(上觀新聞“上海科技”作者/藍(lán)悅 圖片/新華社 張建松 企業(yè)及專家觀點不代表官方立場)