發(fā)布日期：2016-12-08

研究人員繼續(xù)探索可觸及大腦深層區(qū)域的非侵入式方法。

原文以External brain stimulation goes deep為標題

發(fā)布在2016年11月22日的《自然》新聞上

原文作者：Sara Reardon

在小鼠頭骨上施加電流為不依靠手術(shù)激活大腦深層區(qū)域提供了啟示。

一項新技術(shù)或許能讓研究者和臨床醫(yī)生不必開顱就能刺激大腦的深層區(qū)域，比如與記憶和情感有關(guān)的區(qū)域。

在人的頭皮上貼電極的腦刺激技術(shù)相對安全，支持者認為這種方法還能增強人腦的一些功能功能，包括提高智商和緩解抑郁；其中一些觀點得到的研究支持遠遠強于其余。但這種技術(shù)也有局限，無法觸及大腦的深層區(qū)域。相比之下，深部腦刺激技術(shù)(DBS)所采用的植入裝置在改變大腦深層區(qū)域方面更為成功。不過，這些裝置需要手術(shù)，存在風險性，而且如果出現(xiàn)功能異常也很難修復。

在11月召開的美國神經(jīng)科學協(xié)會年會上，麻省理工學院的神經(jīng)工程學家Nir Grossman及同事展示了他們改進經(jīng)顱刺激技術(shù)(TCS)、以觸及大腦深層區(qū)域的實驗性方法。這種方法用放置在頭皮上的電極向大腦發(fā)送電信號，通過操控電流而消除了手術(shù)的需要。該團隊使用了一個刺激裝置，向小鼠耳后的頭骨施加兩束電流，并將它們調(diào)整為略微不同的高頻率，再調(diào)整獨立電流的角度，使之在海馬區(qū)交匯。

大腦中的神經(jīng)元只響應(yīng)低頻電流，因此，高頻電流在經(jīng)過組織時不會產(chǎn)生影響。但在電流交匯處，它們在很大程度上相互抵消了，神經(jīng)元將兩個頻率間余下的差異解讀為一個低頻電場，并因此作出放電的反應(yīng)。在解剖小鼠大腦后，研究者發(fā)現(xiàn)海馬區(qū)內(nèi)的細胞產(chǎn)生了放電，而大腦外層區(qū)域的細胞沒有。

人體測試階段

Grossman的合作者，哈佛醫(yī)學院的神經(jīng)學家Alvaro Pascual-Leone表示，目前他們正在對志愿者進行人體實驗。志愿者躺在大腦掃描儀內(nèi)，與此同時，研究者能實時監(jiān)測他們的海馬區(qū)活動對TCS的響應(yīng)變化。但研究者還沒有測試這種刺激是否能影響行為，比如提高記憶測試中的表現(xiàn)。

Grossman表示，這項技術(shù)還需要大量的調(diào)整和測試，尤其是電場不夠精確的問題：這一問題似乎會導致大鼠海馬區(qū)的大部分區(qū)域受到刺激。

杜克大學的神經(jīng)工程學家Angel Peterchev對該技術(shù)表示懷疑。他指出，有證據(jù)表明，Grossman等人所采用的頻率仍然過低，無法不留痕跡地穿過大腦，可能會導致一些脫靶效應(yīng)。

“（這項技術(shù)）還有漫長的路要走，”西北大學芬伯格醫(yī)學院的神經(jīng)科學家Joel Voss說。他的小組正在使用一種類似的方法——經(jīng)顱磁刺激技術(shù)(TMS)——來激活大腦表層神經(jīng)元，并引導它們沿著神經(jīng)束傳遞信號，直至抵達腦部深層區(qū)域。他們能通過這種方式靶向海馬區(qū)，暫時性地改善健康志愿者的記憶力。

填補空白

Voss表示，他不喜歡TCS方法，因為它不夠穩(wěn)定，不過樂于看到人們積極研究不用植入或手術(shù)就能刺激大腦深層區(qū)域的方法。“我認為這一領(lǐng)域存在巨大的需求，”他說。

Pascual-Leone承認這些擔憂不無道理，并表示他的小組正在嘗試通過改變頻率，或是利用藥物激活特定類型的細胞來增強它們對刺激的響應(yīng)性，以提高該技術(shù)的精度。“它的潛力讓我十分激動，”他說。但他也意識到這項技術(shù)尚未達到預期的效果。

埃默里大學的精神病學家Helen Mayberg則認為，經(jīng)顱刺激方法不會在短期內(nèi)代替植入法，特別是在DBS療法對許多人都有效的情況下。“就目前而言，我們?nèi)杂欣髟谑郑?rdquo;她說。她表示，再過十年，醫(yī)生們或許有望不再使用這類侵入式方法。

來源：Nature自然科研