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香港中文大學(中大)大腦與認知研究所和美國芝加哥羅伯特·H·盧裡兒童醫院 (Ann & Robert H. Lurie Children’s Hospital of Chicago) 的研究人員最近成功研發一種機器學習演算法，能夠透過腦掃瞄預測聽障兒童植入人工耳蝸後腦部聽覺區的變化，從而推算該兒童的語言能力。這項研究有助醫生為聽障兒童度身訂造治療方案，研究成果已發表在著名學術期刊《美國國家科學院院刊》 (Proceedings of the National Academy of Sciences)。

聽覺和口語發展取決於耳朵和大腦。患有早期聽力障礙的兒童，由於大腦聽覺區缺乏充足的刺激，導致非典型腦部發育，影響學習口語的能力。雖然過去數十年的研究指出，於早期植入人工耳蝸有助聽障兒童恢復部分口語能力，但仍無法追上聽力正常的同齡兒童，影響他們日後學業、社交生活以及成年後的就業機會。及早介入能夠協助聽障兒童發展口語。

研究論文通訊作者、認知神經科學專家、中大語言學及現代語言學系教授、何鴻燊認知神經科學講座教授兼大腦與認知研究所所長黃俊文教授指出：「能夠預測語言發展的重要性，在於臨床醫生和教育工作者可以及早介入治療，幫助兒童更有效地學習語言。」

Lurie兒童醫院聽力學和人工耳蝸植入醫學總監兼外科醫生、西北大學費因伯格醫學院 (Feinberg School of Medicine) 教授Nancy M. Young博士亦表示:「目前為止，我們還沒有一個可靠的方法來預測哪些兒童會發展出較差的語言能力。是次研究目標是在植入人工耳蝸手術前，為臨床醫生和護理人員提供具體的信息，例如手術會為孩子的大腦發育及語言發展帶來多大的改善。準確預測手術成效是改善兒童語言能力發展的關鍵第一步，同時為開發新療法和測試奠定基礎。」

植入人工耳蝸後，兒童須接受聽覺及言語復康訓練，如辨別聲音、改善發音及理解語言等。不過腦部發育因人而異，因此劃一及密集的治療方法並不可行，亦無法充分滿足這些可能遲緩發展的兒童之需要。

研究論文第一作者、中大語言學及現代語言學系兼大腦與認知研究所研究助理教授馮剛毅博士表示：「利用先進的機器學習技術，使我們能夠在手術前根據兒童的腦掃瞄影像，預測兒童未來的語言能力發展。這種預測是實現個人化治療的關鍵步驟，將改變無數兒童的生命。」

黃俊文教授解釋：「我們在人工耳蝸手術前，利用磁力共振掃描 (MRI) 來記錄一些非典型腦部發展，並構建出準確、敏感度高和專用於預測語言發展的機器學習演算法。現時的演算法是針對有聽力障礙的兒童而建立，我們正研究運用演算法去預測其他兒童群組的語言發展。」

大腦與認知研究所簡介

大腦與認知研究所於2015年獲何鴻燊博士醫療拓展基金會捐助成立。研究所以優化人類發展、增強不同階段的學習及提高人類生活質素為目標，透過跨學科研究，致力推動基礎及臨床轉化研究，解決語言、認知、學習，以至背後的神經及神經遺傳方面的繁複問題。

「優化兒童早期語言學習」是研究所四個研究主題之一。研究人員期望準確的預測可促使更有效地規劃教育和改善臨床干預措施。除了研發能夠利用腦掃描技術預測聽障兒童植入人工耳蝸後語言能力變化的機器學習演算法外，研究所正進行「何鴻燊發展縱向研究」，旨在提升臨床醫生和科學家預測神經認知發展軌跡的能力，務求在兒童發展障礙出現之前，能夠及早發現並作出干預。