潘复生当选院士 电子科大教授尧德中当选美国医学生物工程院院士

日前,美国医学生物工程院公布了2017年的新晋院士名单。电子科技大学生命科学与技术学院院长尧德中教授当选,进入了今年新晋的145名院士大名单。作为一名外国籍教授,能够当选美国医学生物工程院院士非常不容易。

美国医学生物工程院对尧德中教授的评价:在脑电和磁共振的生物物理与数学模型方面作出了杰出的贡献。尧德中教授对大脑的研究到底有什么样的价值?他的成长经历有着怎样鲜为人知的故事?3月14日,华西都市报记者对尧德中教授进行了专访。

“半路出家”的脑电科学家

据了解,美国医学生物工程院新的候选人需要经过三个环节,即现有院士提名,遴选委员会评议,最后经所有现任院士投票,获75%以上同意票才能当选。目前,该工程院一共有约1500名院士,每年能够入选的外籍院士更是凤毛麟角。

美国医学与生物工程院成立于1991年,是国际医学与生物工程领域著名的非营利学术组织,汇聚了世界生物医学工程领域的学术精英。他们代表了最具创新和特色的医学与生物工程领域的学者和工程师,他们的贡献对生物医学仪器、医疗器械、疾病治疗以及相关公共卫生政策的制定产生了重要的影响。

尧德中教授今年52岁,他在学术领域的跨界很大。1981年,16岁的尧德中考上了西南师范大学,在之后的12年里,他先后在四个大学学习了物理学、土壤物理、地球物理和微波工程等4个不同的专业,罕见的横跨了理、工、农三大学科领域。1993年,他27岁博士后出站,再次“半路出家”转战“脑电科学”,却在29岁即被破格提升为正教授。他说,正是跨界给予了他不竭的灵感和创新的动力。

为医生做脑部手术提供评估依据

尧德中教授的研究很有意思,他从谈跳水运动员开始了采访。“举个例子,有一名跳水运动员说过,他无时无刻不在想象着跳水。或许大家会觉得这是编的,其实这是真的。想象的过程,其实是在对他的大脑进行刺激,尽管他并没有实施跳水这个动作,但同样起到了锻炼的效果。”在场人对此十分惊讶,尧德中教授笑了,“喜怒哀乐与人的大脑有关,这个道理是大家很容易理解的。而实际上,人掌握的技能,人的体能都与大脑密切相关。”

尧德中教授说,目前,抑郁症、焦虑症以及自闭症等精神类疾病的病因在医学上都不明确。医生对于这些病症的诊断,往往依赖主观判断,因为没有客观的生物指标。而他和他的团队正在做的事情,就是利用磁共振影像去寻找客观的指标,希望看到大脑里面究竟发生了怎样的变化。

假设医生面对一名需要做手术的癫痫病患者,医生可能怀疑他的脑部中的某些组织出了问题,决定把这个区域切掉,但这样的手术可能会导致患者丧失语言能力,或者失去某些知觉能力,这就需要对患者进行术前评估。现有的一些结构影像方法往往难以准确的给出病灶和重要功能区的边界,

尧德中教授等希望发展新的“功能影像技术”,更好的判断患者大脑中的哪些组织对身体的哪些部位起作用,从而为医生提供更好的手术方案,这样就可以把对患者的伤害减小到最低程度。

老年痴呆症有望在早期被发现

“再说抑郁症,在临床上的表现就是失去了爱和恨的能力,对什么东西都没有了感觉。借助功能影像去观察患者脑区之间的连接关系,可以看到他们与常人的不同之处,为临床医生提供诊断、治疗方面的参考,比如,跟踪患者治疗一段时间后的脑影像变化,可以了解药物治疗是否达到了预期的效果等等”。

对于目前世界级难题——老年痴呆症,尧德中教授说:“有一句老话叫做老来还小,也就是说,人老了之后,他的脑部结构功能会变得像小孩子一样。

人脑本来有很多皱褶,但是年龄大了之后皱褶越来越少,进而导致他的认知能力、反应能力等越来越低,这些算是正常的老化现象。而老年痴呆症会明显加快这一进程,尽管目前并不知道老年痴呆症的确切原因,但已有研究发现,在脑影像上可以较早的看出变化,从而为及时的干预、治疗赢得时间,延缓老年痴呆的进程,大大的提高患者的生存质量。尧德中团队正在发展的游戏技术,有可能用到相关疾病的的干预上。

胎教音乐没有想象的神奇

尧德中不仅研究疾病,他对于音乐也有非常深入的研究。

尧德中曾经做了一个很有意思的研究,他发现长期接受音乐训练的儿童,除了音乐表现更好之外,数学和语文成绩并没有明显差异,只有外语略有优势。尧德中曾经开玩笑地说:“敬请现在的母亲和未来的母亲们,千万不要盲目地把胎教音乐的作用想象得那么神奇!”

尧德中通过研究发现,脑电信号与音乐具有共同性,于是他把脑电信号的“振幅”翻译成音乐的“高音”,把脑电信号“周长”翻译成“音长”,把脑电信号的“功率”翻译成“音量”,这样,一段脑电信号就可以轻松翻译成一组旋律,并且在计算机上进行播放。

尧德中发现,由于大脑在不同状态下的脑波特性各异,脑波音乐会随之变化。例如癫痫病患者的脑波音乐听起来可能有点“波澜起伏”;而老年痴呆患者的脑波音乐,则像一条宁静的河流。“我们可以从脑波音乐反向推测大脑的活动状态,”尧德中说,“虽然老年痴呆患者无法表达自己的感受,但从其舒缓的脑波音乐中可以推测,他的内心或许很宁静,幸福指数可能并不比我们低!”

尧德中说:“音乐还有一个神奇的用法是缓解疼痛。以年轻人喜欢的牙齿矫形手术为例,研究者把这些人的脑电信号转换成脑波音乐,然后把接受测试的人分成两组,一组听自己的脑波音乐,另一组作为对照组,不听脑波音乐但接受正常的心理认知干预。最后的结果是:听自己的脑波音乐的人,其疼痛指数明显低于对照组。”

华西都市报记者 李寰( 图片由受访者提供)