他們是精神分裂嗎？最新研究：AI 語言模型能更好地告訴你

良好的精神健康對我們的整體健康和幸福至關重要。

在昨天（10 月 10 日）的世界精神衛生日相關博客中，世界衛生組織（WHO）提到：

“全球每八個人中就有一人患有精神/心理疾病，這可能影響他們的身體健康、福祉、與他人交往的方式以及生計。心理健康狀況也影響到越來越多的青少年和年輕人。”

而這其中，精神分裂症（Schizophrenia）儼然已成爲一個不容忽視的全球性公共衛生問題。據 WHO 稱，截至 2022 年 1 月，全球約有 2400 萬人患有精神分裂症。

那麼，什麼是精神分裂症？在《默沙東診療手冊》中，精神分裂症被描述爲“一種以脫離現實（精神錯亂）、各種幻覺（通常爲幻聽）、堅定的虛假信念（妄想）、異常思維和行爲、情感表達減少、動機消失以及日常功能（包括工作、社交和自理能力）受損爲特徵的精神疾病”。

目前，包括精神分裂症在內的精神疾病的診斷幾乎完全依賴於患者和親屬的交談，只有極少數的血液測試和腦部掃描等檢測有限地發揮作用。然而，這種不精確性阻礙了對精神疾病原因和治療監測的深入理解。

幸運的是，由牛津大學 NIHR 精神病學臨牀講師、精神病學家、神經科學家 Matthew M. Nour 領導的研究團隊開發了一種基於人工智能（AI）語言模型的新工具，該工具可以分辨出精神分裂症患者言語中的微妙特徵，展現出了將 AI 語言模型應用於精神病學的潛力。

相關研究論文以“Trajectories through semantic spaces in schizophrenia and the relationship to ripple bursts”爲題，已發表在權威期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

Nour 博士是該論文的通訊作者，他表示：“通過結合最先進的 AI 語言模型和腦部掃描技術，我們開始揭示大腦中的意義是如何構建的，以及在精神疾病中可能出現的問題。在醫學中使用 AI 語言模型引起了極大的興趣。如果這些工具被證明是安全且魯棒的，我預計它們將在未來十年內開始在臨牀中投入使用。”

AI，預測精神分裂症

精神分裂症是一種常見且嚴重的神經精神障礙，其核心臨牀特徵反映了聯想引導認知的異常。

有關抽象關聯知識在大腦中是如何表示的問題在認知神經科學中變得日益重要，有證據表明海馬-內嗅皮層（HEC）在其中發揮作用。

這些研究結果表明在導航過程中，海馬區的位置細胞和網格細胞編碼了空間位置之間的關係，以及在休息期間的神經重播（Replay），即反映空間接近度的序貫位置細胞重新激活，表現爲高頻海馬區漣漪（Ripple）振盪。

與心理病理學相關的發現是，HEC 還編碼了更抽象領域中狀態之間的關聯（例如，圖片之間的關聯或單詞之間的語義關係），這表明 HEC 支持更通用領域的“認知映射”功能，跨足概念和語義的空間。因此，當人們執行單詞回憶任務時，HEC 的 theta 波功率與連續回憶單詞之間的“語義接近度”協變。

鑑於 HEC 在通用領域的認知映射中的功能，本次研究人員假設了神經重播和漣漪功率（ripple power）與語言流利性中的自發單詞選擇模式相關，而精神分裂症患者（PScz）在語義引導認知方面存在與海馬迴重播和漣漪相關的異常。

據論文描述，本次研究選取了 26 名精神分裂症患者和 26 名對照組參與者，研究人員要求他們完成兩項口頭流利度任務，他們要在 5 分鐘內儘可能多地列舉出屬於“動物”類別或以字母“p”開頭的詞語。

爲了分析參與者的回答，研究團隊使用了一個經過廣泛訓練的 AI 語言模型，該模型能以與人類類似的方式表示單詞的含義。他們測試了人們自發回憶的單詞是否可以被 AI 模型預測，以及這種可預測性是否在精神分裂症患者中降低。

然後，他們將模型推導的語義取樣度量與相同參與者中休息期間的腦磁圖（MEG）中的神經重播和與重播相關的漣漪振盪的標誌關聯起來。

結果發現，對照組參與者給出的答案確實比精神分裂症患者生成的答案更容易被 AI 模型預測，並且這種差異在症狀更嚴重的患者中最爲明顯。

這也印證了研究團隊的假設，即精神分裂症患者的行爲受語義相似性的影響較對照組減弱，可以預測陰性精神症狀，並與海馬迴漣漪功率的 MEG 信號相關。

研究人員認爲，這種差異可能與大腦學習記憶和思想有關，並將這些信息存儲在“認知地圖”中的方式有關。

尚存在侷限性

然而，本次的研究也存在一定的侷限性。

第一，研究假設使用的預訓練詞嵌入模型對所有參與者都是相同的，可能未能捕捉到不同參與者之間的內部語義表示差異。

第二，研究未考慮非特定的認知過程，如工作記憶或自我監控等。

第三，研究的模型假設了一個"局部搜索"的詞選擇過程，未考慮其他可能的選擇過程，如隨機遊走或兩階段的“補丁切換”策略，這可能使解釋變得更加複雜。

第四，相關性性質、行爲和神經度量是在不同時間獲取的，可能導致結果的一些不確定性。

第五，研究使用的樣本規模相對較小，這可能對結果的一般性產生一定程度的限制。

但是，不可否認的是，本次研究提供了一種基於語言的計算測定，用於研究精神分裂症中的概念混亂，並將其與使用 MEG 測定的認知圖表示的神經特徵相關聯。

在行爲水平上，精神分裂症患者在語言流利性任務中表現出語義引導的詞語取樣減少。在神經水平上，這一效應在不同參與者之間的變異與海馬區漣漪功率的 MEG 特徵的強度相關，已知在認知圖穩定中起作用。這些發現都揭示了精神分裂症中語義表示的神經基礎。

治療越早，預後越好

事實上，精神分裂症經常與個人、家庭、社會、教育、職業和其他重要生活領域的重大痛苦和損傷有關。

然而，精神分裂症的確切病因目前尚不清楚，但研究表明遺傳和環境因素共同起作用。不過，本質上而言，它是一種生物學問題（涉及腦內的分子和功能改變），但某些外部因素（如重大生活壓力或物質使用）可作爲觸發因素。精神分裂症的易感性因素包括：

1）遺傳傾向；

2）產前、產中和產後出現的問題，如孕中期母體感染流感病毒、分娩時缺氧、低體重兒、母嬰血型不合等；

3）腦部感染等。

來自 WHO 的數據顯示，至少三分之一的精神分裂症患者症狀會完全緩解。有些精神分裂症患者在一生中會週期性地經歷症狀惡化和緩解，而有些人則是隨着時間的推移症狀逐漸惡化。

儘早檢測和儘早治療已成爲精神分裂症治療的指導原則。治療越早，預後越好。對於精神分裂症患者，其遠期預後與是否堅持藥物治療密切相關。不接受藥物治療的話，70-80% 的患者會在確診後一年內再次發病。持續用藥可將這一比例降低至 30% 左右，並可顯著減輕大多數患者的症狀。精神分裂症患者出院後如果不堅持服藥，很可能在 1 年內再次住院；反之，再住院率將明顯下降。遵醫囑服藥可大大降低再次住院的機率。

儘管藥物治療的效果已被證實，仍有一半的精神分裂症患者沒有服藥。有些患者不承認自己有病，並抗拒服藥。還有患者因爲副作用而停藥。

雖然目前診斷和治療精神分裂症的技術正在不斷進步，但我們也應該努力避免這種疾病的發生。