发布日期：2016-12-08
研究人员继续探索可触及大脑深层区域的非侵入式方法。
原文以External brain stimulation goes deep为标题
发布在2016年11月22日的《自然》新闻上
原文作者：Sara Reardon
在小鼠头骨上施加电流为不依靠手术激活大脑深层区域提供了启示。
一项新技术或许能让研究者和临床医生不必开颅就能刺激大脑的深层区域，比如与记忆和情感有关的区域。
在人的头皮上贴电极的脑刺激技术相对安全，支持者认为这种方法还能增强人脑的一些功能功能，包括提高智商和缓解抑郁；其中一些观点得到的研究支持远远强于其余。但这种技术也有局限，无法触及大脑的深层区域。相比之下，深部脑刺激技术(DBS)所采用的植入装置在改变大脑深层区域方面更为成功。不过，这些装置需要手术，存在风险性，而且如果出现功能异常也很难修复。
在11月召开的美国神经科学协会年会上，麻省理工学院的神经工程学家Nir Grossman及同事展示了他们改进经颅刺激技术(TCS)、以触及大脑深层区域的实验性方法。这种方法用放置在头皮上的电极向大脑发送电信号，通过操控电流而消除了手术的需要。该团队使用了一个刺激装置，向小鼠耳后的头骨施加两束电流，并将它们调整为略微不同的高频率，再调整独立电流的角度，使之在海马区交汇。
大脑中的神经元只响应低频电流，因此，高频电流在经过组织时不会产生影响。但在电流交汇处，它们在很大程度上相互抵消了，神经元将两个频率间余下的差异解读为一个低频电场，并因此作出放电的反应。在解剖小鼠大脑后，研究者发现海马区内的细胞产生了放电，而大脑外层区域的细胞没有。
人体测试阶段
Grossman的合作者，哈佛医学院的神经学家Alvaro Pascual-Leone表示，目前他们正在对志愿者进行人体实验。志愿者躺在大脑扫描仪内，与此同时，研究者能实时监测他们的海马区活动对TCS的响应变化。但研究者还没有测试这种刺激是否能影响行为，比如提高记忆测试中的表现。
Grossman表示，这项技术还需要大量的调整和测试，尤其是电场不够精确的问题：这一问题似乎会导致大鼠海马区的大部分区域受到刺激。
杜克大学的神经工程学家Angel Peterchev对该技术表示怀疑。他指出，有证据表明，Grossman等人所采用的频率仍然过低，无法不留痕迹地穿过大脑，可能会导致一些脱靶效应。
“（这项技术）还有漫长的路要走，”西北大学芬伯格医学院的神经科学家Joel Voss说。他的小组正在使用一种类似的方法——经颅磁刺激技术(TMS)——来激活大脑表层神经元，并引导它们沿着神经束传递信号，直至抵达脑部深层区域。他们能通过这种方式靶向海马区，暂时性地改善健康志愿者的记忆力。
填补空白
Voss表示，他不喜欢TCS方法，因为它不够稳定，不过乐于看到人们积极研究不用植入或手术就能刺激大脑深层区域的方法。“我认为这一领域存在巨大的需求，”他说。
Pascual-Leone承认这些担忧不无道理，并表示他的小组正在尝试通过改变频率，或是利用药物激活特定类型的细胞来增强它们对刺激的响应性，以提高该技术的精度。“它的潜力让我十分激动，”他说。但他也意识到这项技术尚未达到预期的效果。
埃默里大学的精神病学家Helen Mayberg则认为，经颅刺激方法不会在短期内代替植入法，特别是在DBS疗法对许多人都有效的情况下。“就目前而言，我们仍有利器在手，”她说。她表示，再过十年，医生们或许有望不再使用这类侵入式方法。
来源：Nature自然科研
