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AI解码疼痛:双模型自校正算法从脑电波中客观量化痛觉强度

长期以来,临床医学对疼痛的评估高度依赖视觉模拟量表(VAS),患者需通过自我报告主观描述疼痛程度。这种方法的局限性显而易见:对于同一物理刺激,不同个体的评分可能差异巨大,而对于无法沟通的患者群体——如重症监护室中的昏迷者、意识障碍患者、婴幼儿及失智老人——医生几乎完全无法获取准确的疼痛信息。这一诊断空白不仅影响治疗决策,更可能导致镇痛不足或过度用药。

双模型自校正:过滤主观偏差的创新架构

由DGIST首席研究员安镇雄(An Jinung)与GIST全成灿(Jeon Seong-chan)教授领导的研究团队,提出了一种突破性的AI架构。传统机器学习模型在训练时直接学习患者的主观疼痛评分,这会导致模型继承个体偏差。而新系统部署了两个独立的AI模型,它们对同一EEG信号片段进行预测,并仅当两个模型的预测结果高度一致时,才将该数据点纳入训练集。这种自校正机制有效排除了疼痛表达中因人而异的情感偏差和认知差异。第一作者郑义镇(Jeong Ui-jin)博士指出:“这项研究直接解决了基于EEG的疼痛分析中长期存在的标签偏差问题。”

神经生理学突破:F7和F8位点的δ波标志物

研究团队对41名参与者施加温热、冷刺激以及热错觉(TGI)刺激,同步采集EEG信号。通过5折交叉验证,模型在3类、6类和10类疼痛强度分类任务中均取得显著优于传统神经网络的性能。更关键的是,模型在完全未训练过的新型刺激环境中仍能维持稳定的预测精度,证明了其泛化能力。进一步的神经生理学分析揭示,左、右前颞叶(对应国际10-20系统的F7和F8电极位)的δ波活动与感知疼痛强度呈强相关性。这一发现为开发基于脑的数字生物标志物奠定了坚实基础,意味着疼痛的“神经签名”可以被精确定位和量化。

从实验室到临床:实时脑机接口的愿景

研究团队明确表示,该技术的最终目标是超越静态测试,构建基于脑机接口(BCI)的实时监测网络。安镇雄研究员强调:“我们计划整合多种生物信号,将其开发为可在实际临床环境中使用的通用疼痛AI平台。”郑义镇博士补充道:“我们希望这项技术能广泛应用于术后疼痛监测、慢性疼痛追踪以及重症监护室的客观疼痛评估。”目前,该研究已获得韩国国家研究基金会的中坚研究者支持计划和未来前瞻性融合技术先锋项目的资助。


Journal Reference: Euijin Jung, Sung Chan Jun, Jinung An. EEG-based Pain Classification via Sample Selection to Mitigate Subjective Label Bias. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, May 2026. DOI: 10.1109/TNSRE.2026.3692232
(责任编辑:泉水)