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(biāo)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(xiàng)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(duì)安全，支持者認(rèn)為這種方法還能增強(qiáng)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(diǎn)得到的研究支持遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)性，而且如果出現(xiàn)功能異常也很難修復(fù)。
在11月召開的美國神經(jīng)科學(xué)協(xié)會(huì)年會(huì)上，麻省理工學(xué)院的神經(jīng)工程學(xué)家Nir Grossman及同事展示了他們改進(jìn)經(jīng)顱刺激技術(shù)(TCS)、以觸及大腦深層區(qū)域的實(shí)驗(yàn)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(hào)，通過操控電流而消除了手術(shù)的需要。該團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)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(dú)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(shí)不會(huì)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(gè)頻率間余下的差異解讀為一個(gè)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(xì)胞產(chǎn)生了放電，而大腦外層區(qū)域的細(xì)胞沒有。
人體測試階段
Grossman的合作者，哈佛醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)學(xué)家Alvaro Pascual-Leone表示，目前他們正在對(duì)志愿者進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)。志愿者躺在大腦掃描儀內(nèi)，與此同時(shí)，研究者能實(shí)時(shí)監(jiān)測他們的海馬區(qū)活動(dòng)對(duì)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(xiàng)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(huì)導(dǎo)致大鼠海馬區(qū)的大部分區(qū)域受到刺激。
杜克大學(xué)的神經(jīng)工程學(xué)家Angel Peterchev對(duì)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(huì)導(dǎo)致一些脫靶效應(yīng)。
“（這項(xiàng)技術(shù)）還有漫長的路要走，”西北大學(xué)芬伯格醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)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(dǎo)它們沿著神經(jīng)束傳遞信號(hào)，直至抵達(dá)腦部深層區(qū)域。他們能通過這種方式靶向海馬區(qū)，暫時(shí)性地改善健康志愿者的記憶力。
填補(bǔ)空白
Voss表示，他不喜歡TCS方法，因?yàn)樗粔蚍€(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(rèn)為這一領(lǐng)域存在巨大的需求，”他說。
Pascual-Leone承認(rèn)這些擔(dān)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(xì)胞來增強(qiáng)它們對(duì)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(dòng)，”他說。但他也意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)尚未達(dá)到預(yù)期的效果。
埃默里大學(xué)的精神病學(xué)家Helen Mayberg則認(rèn)為，經(jīng)顱刺激方法不會(huì)在短期內(nèi)代替植入法，特別是在DBS療法對(duì)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
