研究人员用“脑听诊器”将脑电波转化为声音来倾听无声癫痫发作

当医生或护士怀疑病人的心脏有问题时，有一种简单的检查方法:把听诊器放在心脏上，听它发出的声音。医生和护士可以使用同样的诊断工具来弄清楚肺、胃等器官的情况，但不能诊断大脑——尽管这种情况可能会因一种新设备而改变。

在过去的几年里，斯坦福大学的神经学家一直在与一位计算机音乐专家合作开发一种大脑听诊器——不是听诊器本身，而是一种将大脑电活动转化为声音的算法。

现在，同一个研究小组已经证明，医学院的学生和护士——换句话说，不是专家——可以听听诊器，并可靠地检测出所谓的无声癫痫——一种神经系统疾病，患者有癫痫发作，但没有任何相关的身体抽搐。该小组于3月21日在该杂志上发表了这项研究Epilepsia．

神经学和神经科学教授Josef Parvizi说:“这项技术将使护士、医科学生和医生自己能够当场评估他们的病人，他们将能够确定病人是否患有无声癫痫。”

另一种类型的癫痫

对脑听诊器的渴望源于治疗的一个基本问题癫痫发作——也就是说，他们中的许多人可能没有被发现，也没有得到治疗。

从技术上讲,癫痫发作是一种神经问题，通常平静的脑电波会失控。这种不稳定的活动会导致抽搐，但并不总是如此。

“你可能会认为所有的癫痫发作都一定会引起某种抽搐，也就是说，癫痫发作的患者一定会倒在地上摇晃。但事实并非如此，特别是在重症监护室的危重病人中，”Parvizi说，他也是斯坦福Bio-X、斯坦福神经科学研究所和儿童健康研究所的成员。“近90%的患者会出现无声癫痫，”他说，虽然不明显，但如果时间长了，仍然会损伤大脑。

最重要的是，诊断无声癫痫发作可能是一个漫长的过程，即使是在斯坦福大学这样的大医院的正常时间。首先，一个训练有素的技术人员进来，在病人的头骨上安装传感器来记录大脑的电活动然后将其记录下来，并将其发送给帕尔维齐这样的神经学专家进行分析。等到诊断结果出来的时候，可能已经过去了几个小时。在几个小时后或在较小的医院，这个过程可能需要更长的时间——首先，技术人员可能需要从几个小时以外的地方来安装设备。

心灵的音乐

帕尔维齐说，在观看了克罗诺斯四重奏乐队根据旅行者号太空探测器上的科学仪器记录的数据演奏的一段音乐后，他找到了解决方案。Parvizi意识到脑电波也可以做类似的事情，所以他把一些数据文件发给了杜卡家族教授、音乐教授Chris Chafe。

作为Bio-X和神经科学研究所的成员，Chafe说:“我甚至从来没有想过要把我的一些音乐合成连接到某人的头上。”但这也不是特别奇怪——Chafe还用气候变化数据和番茄成熟过程中产生的二氧化碳制作了音乐。在这种情况下，他使用脑电波数据来调节计算机合成声音的歌唱声音——Chafe说，考虑到上下文，这是一个自然的选择。

Parvizi说:“当他把文件发给我，我听了之后，我真的很震惊，因为这太直观了。”“你可以很容易地听到从没有癫痫到癫痫的转变，我基本上就拿起电话告诉克里斯，我们这里有东西。”

医学院的学生都能做到

但Parvizi是一名训练有素的神经学家，为了真正测试大脑听诊器的潜力，他需要看看非专业人士是否能听出正常大脑活动和癫痫发作之间的区别。在Bio-X种子基金的帮助下，Kapil Gururangan医科学生他和神经病学临床助理教授巴巴克·拉扎维(Babak Razavi)收集了84份脑电波样本，即脑电图(electroencephalograms，简称EEGs)，其中32份包含癫痫发作或癫痫发作的一些典型特征。然后，他们使用Chafe的算法将这些样本变成音乐，并为斯坦福大学的34名医科学生和30名护士播放。

尽管没有接受过癫痫诊断方面的培训，医学院学生和护士在区分癫痫发作和癫痫样事件与正常情况方面表现得非常出色脑电波．"一个未经训练的医生的能力学生或护士读脑电图的成功率是50%。”Gururangan说。但是通过听脑电图转换成声音，医学院学生和护士可以在95%以上的时间里准确地检测到癫痫发作。

医学生和护士在四分之三的时间里也能正确地识别出具有癫痫样特征的样本，他们也能以类似的比例正确地识别出正常的活动——不完美，但也不差，考虑到他们的训练，Gururangan说。

“现在我们必须弄清楚的问题是:真正的医生将如何使用这个工具，医生如何在决策中使用这些信息?”Gururangan说。换句话说，该团队仍有许多问题需要回答，但早期的结果听起来不错。