發布日期：2016-12-08

研究人員繼續探索可觸及大腦深層區域的非侵入式方法。

原文以External brain stimulation goes deep為標題

發布在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激活大腦深層區域提供了啟示。

一項新技術或許能讓研究者和臨床醫生不必開顱就能刺激大腦的深層區域，比如與記憶和情感有關的區域。

在人的頭皮上貼電極的腦刺激技術相對安全，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。但這種技術也有局限，無法觸及大腦的深層區域。相比之下，深部腦刺激技術(DBS)所采用的植入裝置在改變大腦深層區域方面更為成功。不過，這些裝置需要手術，存在風險性，而且如果出現功能異常也很難修復。

在11月召開的美國神經科學協會年會上，麻省理工學院的神經工程學家Nir Grossman及同事展示了他們改進經顱刺激技術(TCS)、以觸及大腦深層區域的實驗性方法。這種方法用放置在頭皮上的電極向大腦發送電信號，通過操控電流而消除了手術的需要。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，并將它們調整為略微不同的高頻率，再調整獨立電流的角度，使之在海馬區交匯。

大腦中的神經元只響應低頻電流，因此，高頻電流在經過組織時不會產生影響。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。在解剖小鼠大腦后，研究者發現海馬區內的細胞產生了放電，而大腦外層區域的細胞沒有。

人體測試階段

Grossman的合作者，哈佛醫學院的神經學家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，與此同時，研究者能實時監測他們的海馬區活動對TCS的響應變化。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。

Grossman表示，這項技術還需要大量的調整和測試，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的大部分區域受到刺激。

杜克大學的神經工程學家Angel Peterchev對該技術表示懷疑。他指出，有證據表明，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。

“（這項技術）還有漫長的路要走，”西北大學芬伯格醫學院的神經科學家Joel Voss說。他的小組正在使用一種類似的方法——經顱磁刺激技術(TMS)——來激活大腦表層神經元，并引導它們沿著神經束傳遞信號，直至抵達腦部深層區域。他們能通過這種方式靶向海馬區，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，因為它不夠穩定，不過樂于看到人們積極研究不用植入或手術就能刺激大腦深層區域的方法。“我認為這一領域存在巨大的需求，”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性，以提高該技術的精度。“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，經顱刺激方法不會在短期內代替植入法，特別是在DBS療法對許多人都有效的情況下。“就目前而言，我們仍有利器在手，”她說。她表示，再過十年，醫生們或許有望不再使用這類侵入式方法。

來源：Nature自然科研