9年前，康諾利（Shawn Connolly）被診斷出罹患帕金森氏症，當時的他才年滿39歲。
原本他是一位滑板好手，曾獲得不少媒體報導，更吸引滑板製造商與店家的贊助。
但後來他逐漸發現自己的身體「不太對勁」，例如他的右手彎曲、呈杯狀，身體的平衡也出了問題。隨後他開始反覆出現典型的帕金森氏症症狀：不自主抖動以及肢體僵硬。
後來康諾利自願參加由加州大學舊金山分校的神經外科學系教授群進行的一項研究計劃，實驗如何運用人工智慧技術，給予帕金森氏患者進行個人化深層腦部刺激術（Deep Brain Stimulation）治療。
能夠外出的時間變多了
如果是傳統的深層腦部刺激術，患者會持續接受一定強度的電刺激，雖然對多數患者來說，有助於改善症狀，但缺點之一是，無法隨時因應患者的情況進行調整，容易導致刺激過多或過少的情況。
個人化深層腦部刺激術，則是能根據每位患者的個別情況，調整電流刺激量，改善症狀，這背後依靠的，就是人工智慧演算法運用。
新研究成果於今年8月中發表於《自然醫學》（Nature Medi-cine）期刊。包括康諾利在內，共有4位患者參與研究，年齡介於40到60多歲、全是男性，他們至少在6年前被診斷罹患帕金森氏症。
研究結果發現，這4位參與者在接受個人化刺激治療之後，出現最嚴重症狀的時間長度，大約縮減了一半。
此外，在大多數的情況下，患者能夠真正感覺到生活品質獲得改善，「這一點非常重要，」美國貝勒醫學院（Baylor College of Medicine）神經外科教授謝斯（Sameer Sheth）接受《紐約時報》採訪時說道。
康諾利今年滿48歲，他說接受個人化刺激治療之後，「感覺狀況良好」的時間變多了，他也能夠像以前那樣正常外出活動。
儘管這次研究的人數規模非常小，但是至少證明了運用人工智慧技術治療神經與精神疾病，已經取得重要進展。
當然，加州大學並非第一個研究個人化刺激治療的團隊，不同的是，「之前大多數研究都是在實驗室裡完成，所以不太實用，」史丹佛大學神經外科教授亨德森（Jaimie Henderson）表示，「但是這次研究是在真正的現實環境下進行，這個不容易做到。」
簡單來說，帕金森氏症是一種神經系統退化性疾病，病理原因是，位於大腦基底核黑質中的多巴胺神經元退化。多巴胺神經細胞會分泌神經化學傳導物質，作用是協調人體的運動功能，讓我們能夠完成許多精細複雜的動作。
手術是輔助，不能取代藥物
一般來說，人體內的多巴胺神經細胞數量，會隨著年齡增長而逐漸減少，但是帕金森氏症患者的減少速度遠高於一般人，而且會出現肢體僵硬、顫抖、失去平衡感等症狀。
在台灣，帕金森氏症是第二常見的神經系統退化性疾病，僅次於阿茲海默症。帕金森氏症患者大約佔65歲以上老年人口的1%至2%，而且發生率有隨著年齡增加而提高的現象。
目前最常見的藥物治療，是服用多巴胺促效劑或多巴胺的前驅物質「左多巴」，讓患者的腦部產生更多的多巴胺。不過，用藥一段時間之後，常會出現藥效不穩定或下降的問題，這時就可考慮進行深層腦部刺激術，提升治療效果。
深層腦部刺激術已經用於治療帕金森症多年，治療原理是藉由電刺激調節視丘下核的異常活性，控制不正常的腦神經訊號，藉此改善症狀。但不是每位患者都適合接受深層腦部刺激術，需要經過醫生仔細評估。
除了帕金森氏症之外，深層腦部刺激術也被用來治療其他神經與精神疾患，例如癲癇症、強迫症、憂鬱症與厭食症等。
手術需要的裝置包括：植入大腦深層的電極（晶片）、植入胸前鎖骨下方的刺激器（包含電池與電路），以及埋在皮下、連接電極與刺激器的延長導線。
不過，手術治療無法完全取代藥物治療，患者接受手術後，仍需要服藥，只不過劑量可以降低，也能因此減少藥物副作用。
個人化演算法，隨時精準刺激
近年來，科學家已經確定了與「運動緩慢」（bradykinesia，四肢僵硬）以及「異動症」（dyskinesia，不由自主抖動）相對應的大腦訊號。這是帕金森氏症患者常見的兩大症狀。
加州大學的研究團隊便是運用這些資料，為病患設計個人化演算法，當患者的大腦活動出現波動時，刺激器能夠偵測到異常，並立即做出調整。
例如：當患者肢體開始變得僵硬時，刺激器就會立刻偵測到，並提高電刺激的強度；如果患者的身體開始不由自主抖動，刺激器會減少強度。
「大腦的需求時時刻刻、每小時、每星期都在變化，」加州大學舊金山分校神經外科教授、致力於研究深層腦部刺激的斯塔爾博士（Philip Starr）說道，「所以讓這些刺激器能夠自我調節，一直是我們的夢想。」
參與加州大學研究計劃的患者，一開始會先接受幾個月的傳統深層腦部刺激治療，直到症狀開始改善。
接著研究人員會針對每位患者設計個人化演算法。第一位患者的個人演算法花了兩年時間才完成，部份原因是電刺激會改變大腦特徵，因此必須不斷重新評估。但是到了第4位病人，只花了兩週就搞定。
在實驗期間，每隔2至7天，系統會視情況決定採用傳統刺激或是個人化刺激治療，但是患者與大多數研究團隊，都不會知道系統什麼時候會採用哪種模式。
患者每天必須填寫問卷，研究人員則是透過穿戴式監測器，追蹤患者的身體動作變化。
斯塔爾表示，大多數患者接受個人化刺激治療後，一天之中出現最嚴重症狀的時間佔比，從大約25%下降至12%。此外，也減輕了這些症狀的嚴重程度。更重要的是，症狀沒有惡化，某些情況下甚至有所改善。
像是其中一名患者出現步態不穩症狀的時間減少許多。另一名患者表示，不用再像過去那樣，連續好幾個小時全身僵硬、完全無法動彈。有3名患者指出，生活品質顯著改善，包括行動力增加、疼痛減少、可以進行日常活動等。也有患者表示，睡眠品質大幅提升。
不過，斯塔爾也提到，個人化刺激療程的一大問題是，需要頻繁調整演算法，原因是患者的症狀會改變或是用藥改變。
斯塔爾表示，研究結束後，有3名患者繼續接受個人化刺激治療，另一名患者暫停。
未來，研究人員勢必還需要進行更多研究，了解如何進一步提升療效，同時盡可能降低成本，讓一般人也能負擔得起。
雖然距離作為正式療法仍有一大段距離，但是對於帕金森氏症患者來說，這項研究結果無疑是一項好消息，也為未來進行更大規模的臨床試驗奠定基礎。「我真的相信，個人化刺激治療將會是未來潮流，」亨德森說。
（雜誌原標題：個人化演算 帕金森邁向精準治療／責任編輯：曹凱婷）
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