中大与美国学者成功透过脑扫描预测听障儿童植入人工耳蜗后的语言能力发展 为实现个人化脑部治疗奠定基础

22.01.2018  23:51


香港中文大学(中大)大脑与认知研究所和美国芝加哥罗伯特·H·卢里儿童医院 (Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital of Chicago) 的研究人员最近成功研发一种机器学习演算法,能够透过脑扫瞄预测听障儿童植入人工耳蜗后脑部听觉区的变化,从而推算该儿童的语言能力。这项研究有助医生为听障儿童度身订造治疗方案,研究成果已发表在著名学术期刊《美国国家科学院院刊》 (Proceedings of the National Academy of Sciences)。

听觉和口语发展取决于耳朵和大脑。患有早期听力障碍的儿童,由于大脑听觉区缺乏充足的刺激,导致非典型脑部发育,影响学习口语的能力。虽然过去数十年的研究指出,于早期植入人工耳蜗有助听障儿童恢复部分口语能力,但仍无法追上听力正常的同龄儿童,影响他们日后学业、社交生活以及成年后的就业机会。及早介入能够协助听障儿童发展口语。

研究论文通讯作者、认知神经科学专家、中大语言学及现代语言学系教授、何鸿燊认知神经科学讲座教授兼大脑与认知研究所所长 黄俊文教授 指出:「能够预测语言发展的重要性,在于临床医生和教育工作者可以及早介入治疗,帮助儿童更有效地学习语言。」

Lurie儿童医院听力学和人工耳蜗植入医学总监兼外科医生、西北大学费因伯格医学院 (Feinberg School of Medicine) 教授 Nancy M. Young博士 亦表示:「目前为止,我们还没有一个可靠的方法来预测哪些儿童会发展出较差的语言能力。是次研究目标是在植入人工耳蜗手术前,为临床医生和护理人员提供具体的信息,例如手术会为孩子的大脑发育及语言发展带来多大的改善。准确预测手术成效是改善儿童语言能力发展的关键第一步,同时为开发新疗法和测试奠定基础。」

植入人工耳蜗后,儿童须接受听觉及言语复康训练,如辨别声音、改善发音及理解语言等。不过脑部发育因人而异,因此划一及密集的治疗方法并不可行,亦无法充分满足这些可能迟缓发展的儿童之需要。

研究论文第一作者、中大语言学及现代语言学系兼大脑与认知研究所研究助理教授 冯刚毅博士 表示:「利用先进的机器学习技术,使我们能够在手术前根据儿童的脑扫瞄影像,预测儿童未来的语言能力发展。这种预测是实现个人化治疗的关键步骤,将改变无数儿童的生命。」

黄俊文教授解释:「我们在人工耳蜗手术前,利用磁力共振扫描 (MRI) 来记录一些非典型脑部发展,并构建出准确、敏感度高和专用于预测语言发展的机器学习演算法。现时的演算法是针对有听力障碍的儿童而建立,我们正研究运用演算法去预测其他儿童群组的语言发展。」

大脑与认知研究所简介

大脑与认知研究所于2015年获何鸿燊博士医疗拓展基金会捐助成立。研究所以优化人类发展、增强不同阶段的学习及提高人类生活质素为目标,透过跨学科研究,致力推动基础及临床转化研究,解决语言、认知、学习,以至背后的神经及神经遗传方面的繁复问题。

「优化儿童早期语言学习」是研究所四个研究主题之一。研究人员期望准确的预测可促使更有效地规划教育和改善临床干预措施。除了研发能够利用脑扫描技术预测听障儿童植入人工耳蜗后语言能力变化的机器学习演算法外,研究所正进行「何鸿燊发展纵向研究」,旨在提升临床医生和科学家预测神经认知发展轨迹的能力,务求在儿童发展障碍出现之前,能够及早发现并作出干预。