科研与临床的结合在线视频

大家可能会问

我们做这么前沿的研究

我们做这么奇妙的

大脑信号的分析

好象目前在我们临床上

能不能用上这些方法和技术

除了我们做未来

面向未来的脑机接口

能不能也让这样的方法

能够帮助我们的

神经外科的病人

解除病痛

他能够更好地康复

我们这个研究组的

在过去的这

很长一段时间里面

都跟医院的神经外科合作

因为在神经外科里面

我们经常会碰到

这样两类的病人

一类是这个叫癫痫的患者

癫痫是一个到目前为止

还是一个很麻烦的疾病

但是大部分的病人

我们可以通过吃药

抑制他的大脑里面

异常的电活动

里面大概有三分之一的病人

长期吃药之后它就失效了

那需要通过手术的办法

把大脑里面哪个地方

是癫痫发作的起源灶

或者最关键的

就像那个地震的中心一样

我要把它找到

而且把它通过

手术切除的办法拿掉

这个事情说起来简单

但是你想一想

我们大脑里面

这么多复杂的脑功能

你说哪一块你想放弃掉

语言 运动 记忆

所有的这些都很重要

你不希望就是说

我希望把癫痫灶

比如说这里有一个癫痫

我把它拿掉以后

那这里恰好又是

控制手的运动的

你把癫痫治好了

把这块拿掉了

结果我瘫了

我没有办法控制

我手的运动了

大脑这个地方坏了

这样病人的手术后的

虽然癫痫治好了

但是他的生存质量

就大大下降了

希望通过我们的技术和方法

帮助神经外科的大夫

做两件事

第一件事是看看

这些脑电信号长什么样

特别是抓那些病人

癫痫发作的时候

他的脑电一定是

你可以想象

一定像那个地震波一样

非常地强烈

找到哪些地方是起源灶

这是第一件事

告诉大夫说

这里是癫痫灶的中心

然后还要告诉大夫

这周围哪些地方是不能动的

你把它切了以后

他就不能讲话了

或者瘫痪了

这些位置我要

就像这张图一样

我要给神经外科的大夫

通过分析我们的脑电的信号

做出一个非常精细的图谱

这个病人张三

他的大脑里面癫痫在哪儿

运动在哪儿

语言在哪儿

把这个图

作为医生做手术规划的依据

这是我们在临床上

怎么通过神经工程

来帮助大夫帮助病人

下面我们一起去看看

在我们的神经外科

这些技术是怎么样

被应用到临床里面去的

大家好 我叫张扬

我是清华大学医学院的博士生

我主要从事的是

听觉神经科学的研究

我们知道对于大脑的研究

现在主要采用的是

EEG或者MFI的方式

但是由于这两种方式

第一时间分辨率

或者第一频率分辨率

这方面的局限性

所以我们正在

寻找新的一种采集方式

我们知道在临床上

对于癫痫病人的治疗

医生会将电极

埋到癫痫病人的颅内

来确定癫痫灶

精确地定位癫痫灶

所以这个电极会埋藏在颅内

大概要两周的时间

所以利用这段时间我们能够

很好地利用颅内脑电

来去研究大脑的功能

我的研究方向

主要是集中在人是

大脑是怎么来识别

不同类别的声音的

所谓不同类别

我们可以分为人声

或者非人声

非人声又可以有很多种

比如说动物的声音

自然界的声音等等

大脑是如何处理

这些不同类别的声音呢

目前还是不太清楚

利用临床这个机会

将电极埋到病人的颅内

我们可以将这种不同类的声音

播给(07:14)听

然后让它去做判断

是人声还是非人声

并且记录到他大脑的电信号

通过分析我们可以知道

大脑是如何表达这些声音的

就是说大脑是

怎么区别这些声音的

通过分析我们发现

大脑的颞叶

也就是说对于听觉

特别敏感的区域

对于不同类别声音的编码

是不一样的

它的不同位置响应

不同类别的声音

比如说我们发现

有的电极在颞叶的话

它只响应人声

有的只响应动物的声音

特别有趣的是

因为我们现在

测试的病人都是中国人

他们都不会英语

有些病人特别有意思

他找到的电极他只响应中文

而不响应英文

也就是说这个区域的话

它可能只处理跟大脑

跟他语义

就是跟他交流的一些内容

相关的一些

信息的处理加工

通过颅内脑电

我们能够更好地得到一些

高时间分辨率

或者是高空间分辨率的信号

来区分大脑对于外界

特别是对于

听觉事件的处理的过程

我们得到的这些信号由于它的

高时间分辨率

我们可以通过计算它的延时

来判断大脑从这些区域

激活的先后顺序

通过这一方面的分析我们发现

对于这些不同类别声音的处理

它有一个逐渐

层级化处理的一个过程

并且这个层级化处理我们发现

有两条不同的通路

一条叫做腹侧通路

一条叫做背侧通路

并且沿着这两条通路

我们可以发现

他选择的声音类别

越来越趋向于

跟他自身相关的一些声音

比如说渐渐地从一些自然声

到一些人声

沿着这两条通路

都是相同的特征

并且我们发现

背侧通路

更多地去注重这个声音

是怎么去发声的

也就是说跟他语言的产生

是有关系的

而腹侧通路

更多的是对于这些语言中的

语义部分

比如说就是前面提出的

只对中文响应的这些区域

发现只在腹侧通路

所以我们得到了这两条通路

分别处理语言当中

不同的两类信息

一个是跟他发声有关的

一个是跟他语义相关的

由此可见颅内脑电

能够为我们研究大脑功能

提供一个非常非常好的平台

这样高时间分辨率

和高空间分辨率信号

能够为我们更加精确地

理解大脑功能是怎么完成的

提供了一个很好的工具

这些是传统的EEG

或者FMI是达不到的

大家好

我叫周文靖

来自清华大学玉泉医院

我是一个神经外科医生

那么我是专门主要给

癫痫病人做手术的

那么对于癫痫病人来说

虽然大多数病人

是可以吃药好的

但是也有一小部分病人

发作比较严重

药物治疗无效

那么就需要

通过手术来给这些病人

来彻底解决他的病痛

那么癫痫外科手术的一个

主要的一个关键点就是

我们要找到这个癫痫灶

就是我们平时所说的病灶

那么在有些病人病灶的位置

可能和大脑的功能区

是密不可分的

那么我们对有一些

比较疑难的

需要癫痫外科手术的病人

就会要把一些特殊电极

放到病人脑子里面去

然后来找到他的癫痫灶

那么过去我们有些医生

就是通过肉眼来看

在颅内脑子里面电极的放电波

来识别他的癫痫灶在什么地方

那么现在随着我们

这个各种技术的发展

包括计算机后期处理的

技术的不断提高

我们现在有这种更好的方法

就是说高频脑电的后期处理

那么通过脑电信号后期处理

采集的高频信号以后

我们可以解决两个方面的问题

一个我们可以

用更高的频率发现

病人在发作之前

更早的信息就会表现出来

过去我们医生用肉眼去看

可能这一大片脑电波都出来了

好象是癫痫发作了

那么现在

我们用高频采用了以后

用高频通过后处理的方法

来算他的频谱

提取他的高频特征

就可以找到非常局灶的

非常早的我们所谓的这种

我们叫做癫痫发作的起始灶

就更准确

这样对于我们外科手术的话

切除的时候就可以更精准

对于病人的创伤也可以更小

我们就实现了所谓更精准的

这种手术的一个目的

另外一个方面对于手术来说

癫痫病人的很多大脑

并不是说可以随便切的

它有一些重要功能

那么虽然我们知道这个

癫痫灶的位置

可以去做手术切了

但是我们还有一个需求

就是说要搞清楚这个病灶

有没有什么重要功能

那么就是说切完以后

病人会不会偏瘫啊

会不会不会说话了呢

有一些病人他比如说

会唱歌的

他会不会不会唱了呢

会不会有一些

视觉功能的损伤呢

就是我们还要搞清楚

大脑里面正常功能的分布

虽然我们过去知道

对于每个人大脑来说的话

正常的一些功能的分布

大致差不多

但真要做手术的时候

实际上我们要搞清楚

针对这个病人

我们要手术切的这个范围

那么他的功能

具体到很精确的要知道

他会不会导致一些功能的损伤

那么过去

我们仅仅是用电刺激的方法

我们给一个电流刺激

比如说手麻了

或者他手不能动了

或者不会说话了

那我们就知道

好象我们刺激到这个地方

可能跟这个功能区有关系

但是这个实际上是比较粗糙的

往往也是不太精确的

涉及到的范围也比较广

那么对我们临床

外科医生手术的决策

只是一个大概的参考

那么现在我们把电极

植入到病人脑子里面去

我们用高频信号的采集

再进行后处理或分析的方法

我们就可以让

病人在放电极的时候

给他做一些任务

让他动动手指头

跟他说一些话

让他背一些单词

让他看一些颜色块

这样这种我们日常生活当中

非常普遍的一些

一些小的任务让他完成

那我们就可以把这种

高频信号的特征提取出来

经过分析

再进行3D的重建融合以后

我们就可以把它

跟他这个任务

相关的这个功能区

非常准确地

标志在大脑皮层表面

或者是深部保险位置上

这样我们做手术的时候

我们就有非常清楚

我们电极所涉及在的某些部位

是不是和某些功能有关

哪怕只是一个手指头的感觉

或者是一个视野上

一个非常小的

一个视野的缺损的一个点

我们就可以定出来

或其它的

跟听觉 跟计算

很多高级的功能

也可以把它通过不同的算法

给它算出来

标记在磁共振上

而且通过3D重建出来

我们医生就知道某些区域

有哪些重要功能

那么通过刚才说的这些方法

我们不光可以准确的找到病灶

而且还可以精准地定位出来

这个地方的正常的功能是什么

像我们通过手术的话

就可以既提高了

这个病人的疗效

让它不发作

同时也保护了正常功能

让病人的生活质量

提的非常的高

越来越好

这一点我想也是非常重要的