Nature新发现 | 不对病人进行开颅 可探究大脑深层领域

本文译自Nature，作者为Elaine。

据Nature报道，一项新研发的技术可以使研究工作者以及医护人员能够不通过对病人进行开颅而探究大脑深层领域，例如涉及到研究人类记忆力和情感在大脑的表现的课题。 

将电极应用与人类头皮的大脑刺激技术似乎很安全，支持者认为这种理论可以促进一些脑部功能，包括增强智力和减压。这种说法相比其他的非主流理论更靠谱，受到了近期研究的支持。但是这种技术依然受限由于他们不能触及到脑部深层。相反，在深层脑部刺激（deep brain stimulation，DBS）使用移植技术比直接在脑部内部更易成功。但是设备风险更高，因为这涉及到外科手术并且一旦发生事故移植很难修复。

每年一度的神经科学学会于上周在加州圣地亚哥举办，麻省理工学院神经学工程师Nir Grossman在剑桥和他的同事展示他们的实验理论：为适应脑部深层的经颅刺激法（transcranial stimulation TCS）。他们的方法涉及到从放置在头皮的电极穿过大脑表层传输电信号并且以一种不需要手术的方法来操作电流。他们团队使用这种刺激装备产生两种电流去刺激小鼠双耳后方的脑部，并且用不同的高频电流轻微的刺激小鼠，然后他们测量这两组独立电流以便可以得到在海马体上的交叉刺激。

大脑的神经元通常感应低频，所以这些高频电流会穿过脑组织而不影响脑部。但是在电流穿过的双电极点上，他们大多都削弱了彼此的输出。在这两种频率下，遗留的电位差产生了那些被认为是单一的、感应低频的神经区域，这将会引发他们去向反对的声音展开火力攻击。当这些研究者们仔细分析动物的大脑，他们发现在海马体的细胞内已经被烧穿，然而在大脑外部的细胞却不然。

人体测试阶段

这个团队现在正致力于在人类志愿者中检测这项技术，和Grossman一起合作该项目的Alvaro Pascual-Leone，是马萨诸塞州（美国）的哈佛波士顿医学院神经学家。尽管每一个志愿者躺在扫描仪内，但是科研工作者可以测量出在他的大脑中，海马体对经颅刺激法的实时变化是如何活动的。但是他们还没有测试是否这种刺激可以影响行为，比如提高记忆力的性能。

Grossman谈到这项技术还需要大量的调试和测验。特别是实验中电场不是十分精确，实际上是刺激了小鼠海马体中更大的区域。
 Angel Peterchev，北卡罗来纳州杜克大学的神经学家，对这项技术持怀疑态度。他指出之前研究人员使用的频率可能过低从而不能干净利落的通过大脑，这可能引起脱靶效应。


不过，美国芝加哥伊利诺伊州西北大学伯格医学院的神经学家Joel Voss认为这是目前热门的的研究方向，Voss的研究团队使用一种相似的叫做经颅磁刺激（TMS）的方法直达并激活大脑表面的神经。信号经神经的传播轨迹延伸至大脑深层领域，并通过这种方式来标记海马体。他的团队暂时提高了健康的志愿者的记忆力。

满足需求
 Voss提到，适应性经颅刺激法（TCS）并不是在任何时候都是可靠的，但值得庆幸的一点是研究工作者在许多大脑刺激方法中进行尝试，并不局限于植入方法和手术方法。


 Pascual-Leone承认了这一问题，团队目前正通过转换频率和使用特定的携带药物的细胞来进一步提升刺激后的响应。“我们十分兴奋的发现这种改动是颇具潜力的”Pascual-Leone这样认为，但这一技术还尚未完善。
 美国乔治亚州亚特兰大艾莫利大学精神学家Helen Mayberg对植入方法很快便可以代替经颅方法是抱有疑虑的，尤其是在脑部深层刺激手术（DBS）有很好临床效果的今天。但Helen Mayberg坚信“目前，我们有能力为病人提供一定程度的治疗。十年之后，医生有希望为病人提供非侵入式的脑部治疗技术。”