據(jù)英國《自然》雜志網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，研究表明，深度腦部刺激設(shè)備已經(jīng)在治療帕金森病等常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病方面彰顯出了巨大的潛能，現(xiàn)在，科學(xué)家們希望使用這項(xiàng)技術(shù)“竊聽”到大腦神經(jīng)回路出現(xiàn)的問題。

　　深度腦部刺激讓帕金森病患者受益

　　對(duì)于弗蘭克·多羅貝迪安來說，安靜地坐著是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但在今年一月初的某一天，他卻被要求安靜地坐上三分鐘。在位于美國加州斯坦福大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，他坐在一張椅子上，手按著椅子邊，腳放在地板上，他嘗試著讓他由于罹患帕金森病而不斷顫抖的雙腿安靜下來，不過，并不太成功，但3分鐘后，他確實(shí)放松下來了。

　　接著，研究人員提出了更高的要求：站直、躺在地板上、在房間里走動(dòng)。對(duì)他來說，做到每個(gè)動(dòng)作都要經(jīng)歷一番艱難的努力。與此同時(shí)，該實(shí)驗(yàn)的負(fù)責(zé)人海倫·勃朗特-斯圖爾特一直在密切地關(guān)注著他的一舉一動(dòng)。

　　勃朗特-斯圖爾特鼓勵(lì)她的病人說：“你正在創(chuàng)造歷史。”

　　73歲的多羅貝迪安是一名退休的中學(xué)老師，他笑著說：“每個(gè)人都這么說，但其實(shí)我并沒有做什么事情。”

　　勃朗特-斯圖爾特說：“你的大腦在做事情。”

　　此前，已經(jīng)有數(shù)千名帕金森病患者和多羅貝迪安一樣，接受了深度腦部刺激（DBS）治療。在治療過程中，一款植入設(shè)備會(huì)通過朝患者大腦內(nèi)的運(yùn)動(dòng)區(qū)發(fā)射電脈沖，從而讓患者不再震顫。去年10月，斯坦福大學(xué)的一組外科醫(yī)生給這款設(shè)備穿了兩條細(xì)線，每條線上安裝了四個(gè)電極觸電，這款設(shè)備可以通過多羅貝迪安的大腦皮質(zhì)進(jìn)入其大腦深處名為丘腦底核（STN）的區(qū)域。

　　多羅貝迪安使用的這款“私人定制”設(shè)備是新生事物，由位于美國明尼蘇達(dá)州的健康技術(shù)公司美敦力公司于2013年8月發(fā)布，這是新一代高級(jí)神經(jīng)刺激器中的第一款，其不僅能將電流送進(jìn)大腦，也能閱讀由電流刺激所產(chǎn)生的神經(jīng)信號(hào)。

　　在對(duì)多羅貝迪安進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，勃朗特-斯圖爾特研究團(tuán)隊(duì)暫時(shí)關(guān)閉了刺激電流并使用這臺(tái)設(shè)備8個(gè)電極觸點(diǎn)中的幾個(gè)來記錄可能與震顫、運(yùn)動(dòng)減慢、打冷顫等帕金森病典型標(biāo)志有關(guān)的異常神經(jīng)模式。

　　迄今為止，只有當(dāng)病人的大腦在手術(shù)中被完全暴露時(shí)，人們才能獲得這樣的數(shù)據(jù)。但能夠從病人那兒獲得長(zhǎng)期的神經(jīng)記錄數(shù)據(jù)可能變得日益重要，尤其當(dāng)研究人員試圖使用DBS來治療包括抑郁、上癮、強(qiáng)迫癥以及圖列特氏綜合征等神經(jīng)疾病時(shí)，其重要性更是不言自明。

　　美國埃默里大學(xué)的神經(jīng)病學(xué)家海倫·梅博格表示，與帕金森病病患的大腦相比，抑郁、上癮、強(qiáng)迫癥等病患的大腦網(wǎng)絡(luò)更不為我們所理解。多羅貝迪安目前正使用的這種設(shè)備有望改變這種情況，因?yàn)檫@款設(shè)備使科學(xué)家們能理解不健康的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在不同疾病內(nèi)的不同表現(xiàn)以及DBS實(shí)際上對(duì)大腦做了什么事情。梅博格說：“每種疾病都不一樣，不能一刀切，新技術(shù)使我們的進(jìn)步能呈指數(shù)級(jí)飛速增長(zhǎng)�！�

　　勃朗特-斯圖爾特補(bǔ)充道，最終，工程師們能使用與大腦網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的新信息制造更先進(jìn)的腦部植入設(shè)備，這些設(shè)備能對(duì)它們記錄下的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行解釋；監(jiān)測(cè)自身的效能并為不同人制定不同的療法等，勃朗特-斯圖爾特說：“這是一個(gè)令人激動(dòng)不已的時(shí)刻，這是我們第一次真正對(duì)大腦有所認(rèn)識(shí)。”

　　DBS的基本原理大猜想

　　使用DBS的源頭要追溯到上世紀(jì)60年代，那時(shí)，醫(yī)生們一般使用手術(shù)來移除或破壞大腦的某些地方，從而治療帕金森病。為了準(zhǔn)確找到不同病人大腦內(nèi)需要移除或破壞的地方，有些神經(jīng)外科醫(yī)生開始實(shí)用電刺激進(jìn)行試驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn)，朝基底核（大腦深部一系列神經(jīng)核團(tuán)組成的功能整體）快速發(fā)送脈沖能顯著減少病人的震顫。到上世紀(jì)80年代末，長(zhǎng)期腦部刺激開始作為手術(shù)的一種替代療法而被人們所接受，自此，美國食品藥品監(jiān)管局（FDA）和歐洲的監(jiān)管機(jī)構(gòu)也批準(zhǔn)使用DBS作為治療帕金森病和其他運(yùn)動(dòng)紊亂病的療法，迄今為止，已經(jīng)有10多萬人使用了DBS。

　　但迄今為止，科學(xué)家們一直沒有弄清楚DBS的生物力學(xué)原理，這也是其引發(fā)爭(zhēng)議之處。佛羅里達(dá)州州立大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·奧肯說：“在過去一二十年內(nèi)，我們提出了各種猜測(cè)，但到目前為止，還沒有人敢說自己已經(jīng)準(zhǔn)確厘清了這種療法的具體工作原理�！�

　　然而，還是有跡可循的。例如，科學(xué)家們認(rèn)為，DBS并不能模擬大腦內(nèi)所有自然出現(xiàn)的信號(hào)。在帕金森病患的大腦內(nèi)，這種高頻脈沖以130至180次/秒的頻率發(fā)送，超過了大多數(shù)自然出現(xiàn)的神經(jīng)通訊1至100赫茲的頻率范圍。而且DBS產(chǎn)生的電流比任何神經(jīng)細(xì)胞或神經(jīng)細(xì)胞群生成的電流要高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　而且，DBS似乎并不會(huì)讓大腦發(fā)生永久的改變，至少在應(yīng)用DBS治療帕金森病時(shí)是如此，就目前而言，這一技術(shù)最常用的用武之地就是帕金森病。打開電流，病人的震顫和僵硬等癥狀會(huì)立刻緩解。但對(duì)很多病人來說，將該設(shè)備關(guān)閉或電池耗盡（電池的壽命為3到5年）幾分鐘或幾秒鐘后，這些癥狀立刻又會(huì)卷土重來。另外，這種療法也無法阻止帕金森病所伴隨的神經(jīng)變性的不斷惡化，從長(zhǎng)期來看，病人最終一般會(huì)死于無法用DBS很好地進(jìn)行治療的癥狀，比如認(rèn)知退化等。

　　從DBS這一設(shè)備開始運(yùn)作到現(xiàn)在，研究人員就懷疑它不僅只是影響位于電極所處位置的神經(jīng)組織，它可能也會(huì)破壞引發(fā)疾病的信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)在多個(gè)腦部區(qū)域反射，破壞大腦各個(gè)部分之間的通訊。

　　這種療法與目前科學(xué)界對(duì)帕金森病、抑郁以及其他很多神經(jīng)精神疾病的新觀點(diǎn)相吻合—這些疾病都被認(rèn)為是大腦的網(wǎng)絡(luò)機(jī)能出現(xiàn)了障礙。美國凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)家卡梅倫·麥金太爾表示：“這是一個(gè)重要的觀點(diǎn)，在過去5年內(nèi)已經(jīng)廣為人們所接受�！贝_實(shí)，在過去幾年內(nèi)，這一觀點(diǎn)助推美國和歐洲分別啟動(dòng)了“大腦研究”計(jì)劃和“人腦計(jì)劃”這兩個(gè)巨大的腦科學(xué)研究計(jì)劃。

　　用來治療帕金森病的DBS的主要靶標(biāo)，比如丘腦底核，位于高度互聯(lián)的大腦網(wǎng)絡(luò)的中央位置，它會(huì)幫助個(gè)體控制自己的運(yùn)動(dòng)。有許多證據(jù)表明，隨著帕金森病破壞基底核內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞，丘腦底核內(nèi)以及跨越這個(gè)感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)胞群的活動(dòng)會(huì)反常地同步，卡在特定的頻率，似乎是DBS讓這些細(xì)胞從這些活動(dòng)模式中解放出來，就像某些紓緩帕金森癥狀的藥物所起的作用一樣。

　　科學(xué)家們認(rèn)為，從新一代神經(jīng)刺激器那兒獲得的數(shù)據(jù)可以對(duì)DBS的治療機(jī)制進(jìn)行更進(jìn)一步地闡釋，不僅僅包括DBS對(duì)帕金森病的影響，隨著其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，DBS也可以用于治療精神疾病。就目前而言，這些數(shù)據(jù)或許也有助于緩解人們對(duì)使用這一設(shè)備所持有的擔(dān)憂。威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院的醫(yī)學(xué)倫理專家約瑟夫·費(fèi)恩斯表示，盡管科學(xué)家們已經(jīng)非常詳細(xì)地標(biāo)示出了與帕金森病有關(guān)的這種感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，但如何最好地應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)來治療其他疾病目前還缺乏有效的指導(dǎo)方針。

　　另外，也有科學(xué)家認(rèn)為，使用DBS在人體身上進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)或許并不需要等待我們完全或接近完全理解大腦內(nèi)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行機(jī)制才進(jìn)行。布朗大學(xué)的精神病專家本杰明·格林伯格表示：“作為一名臨床醫(yī)生，這真的不是重要的問題。真正的問題是，這些治療對(duì)人們有用嗎？它們安全可靠嗎？”

　　奧肯補(bǔ)充說，與運(yùn)動(dòng)失調(diào)領(lǐng)域不同，對(duì)于神經(jīng)精神失調(diào)機(jī)制的研究一直因?yàn)槿狈ΜF(xiàn)實(shí)的動(dòng)物模型而大大落后，“如果我們能使病患前進(jìn)一步，我們就必須使用，不過要采用一種非常安全的方式�！�

　　“私人訂制”的DBS

　　數(shù)十年來，梅博格一直在進(jìn)行此類研究。2005年，她發(fā)表了第一篇使用DBS緩解嚴(yán)重且對(duì)難治療的抑郁癥的研究論文。從此，她將主要精力都投在了對(duì)大腦內(nèi)名為亞屬皮層（大腦的情緒控制中心區(qū)，與包括認(rèn)知、動(dòng)機(jī)、偏好和睡覺等有關(guān)的區(qū)域緊密相聯(lián)）的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)上，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，新陳代謝的加快被證明與病人抑郁癥的嚴(yán)重程度有關(guān)。她推斷，在這個(gè)區(qū)域和其他地方使用DBS能成功地將各種抑郁癥的癥狀減少40%至60%。

　　但在最近幾年，她的研究團(tuán)隊(duì)更進(jìn)了一步，所采用的手段是使用腦部掃描標(biāo)示在亞屬皮層周圍彎彎曲曲盤繞著的稠密的神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)。將這些信息與在病人身上看到的影響結(jié)合在一起，梅博格開始專注于研究電極放置位置在毫米尺度上的差異，因?yàn)閮H僅幾毫米的差異就能導(dǎo)致治療成功或是失敗。

　　而勃朗特-斯圖爾特的研究團(tuán)隊(duì)目前正在對(duì)與多羅貝迪安所使用的設(shè)備類似的新型植入物進(jìn)行測(cè)試。她說，這些設(shè)備有潛力做得更好，使科學(xué)家們能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的情況并對(duì)刺激脈沖進(jìn)行調(diào)諧以便讓好處達(dá)到最大化。她說：“每個(gè)人或許都存在著一個(gè)屬于自己的最優(yōu)的調(diào)諧頻率�！�

　　這一領(lǐng)域的“圣杯”是制造出私人化的DBS療法。勃朗特-斯圖爾特說：“我們目前做的是讓DBS起作用，但它只是第一代產(chǎn)品，我們還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)�！彼齻兡壳罢谑褂媚軌蛴涗洈�(shù)據(jù)的DBS植入設(shè)備作為基礎(chǔ)，希望最終能得到“閉環(huán)”神經(jīng)刺激器，這種設(shè)備能持續(xù)不斷地追蹤一個(gè)人的大腦活動(dòng)并自動(dòng)在需要時(shí)讓設(shè)置實(shí)時(shí)達(dá)到最優(yōu)化。

　　作為第一步，斯坦福的研究團(tuán)隊(duì)開始挖掘多羅貝迪安和其他病人的植入設(shè)備無線傳輸而來的電記錄，以便發(fā)現(xiàn)與不同的帕金森病癥狀有關(guān)的模式。他們也在研究這些模式如何能根據(jù)不同的活動(dòng)—比如站著、坐著和走動(dòng)等而發(fā)生變化，這些數(shù)據(jù)不可能通過醫(yī)院里使用的那種龐大的設(shè)備而獲得。確實(shí)，勃朗特-斯圖爾特表示，可能不僅僅存在著一套“最優(yōu)”的刺激參數(shù)，“我們最終或許能為不同的功能找到最適合的頻率范圍�！�

　　加快研制“閉合”神經(jīng)刺激器

　　隨著科學(xué)家們收集到的數(shù)據(jù)越來越多，很多制造商們已經(jīng)開始在“閉環(huán)”技術(shù)領(lǐng)域大踏步邁進(jìn)了。去年12月份，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了第一款閉環(huán)可植入的神經(jīng)刺激器，主要用于治療很難對(duì)付的癲癇，這也是一種由于大腦網(wǎng)絡(luò)失調(diào)所導(dǎo)致的神經(jīng)失調(diào)。這種設(shè)備由總部位于美國加利福尼亞州山景城的NeuroPace公司研制而成，其能對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，捕捉到反�；顒�(dòng)發(fā)出的第一個(gè)信號(hào)，接著使用一束電流脈沖進(jìn)行反應(yīng)從而阻止癲癇的突然發(fā)作。該公司的首席執(zhí)行官弗蘭克·費(fèi)歇爾說：“我們使用刺激設(shè)備來破壞反常的活動(dòng)，如此一來，它就不會(huì)被相關(guān)的神經(jīng)細(xì)胞捕捉到，因此，能將癥狀扼殺在搖籃中�！�

　　但費(fèi)歇爾也承認(rèn)，不管這一設(shè)備能為癲癇病人做什么，它并不能直接應(yīng)用于其他疾病。相對(duì)來說，癲癇是一種比較簡(jiǎn)單的疾病，一般包括反常的大腦活動(dòng)的不連續(xù)片段；而帕金森病則包括一系列癥狀，這些癥狀會(huì)隨著時(shí)間的流失而加強(qiáng)、減弱甚至變形。研究人員正在帕金森病和其他疾病內(nèi)搜尋相關(guān)的神經(jīng)信號(hào)，并且研發(fā)與不斷變化的癥狀保持一致所需要的計(jì)算工具。

　　去年，英國劍橋大學(xué)的實(shí)驗(yàn)神經(jīng)學(xué)家皮特·布朗在8名病人身上首次演示了如何使用閉環(huán)DBS系統(tǒng)來治療帕金森病。布朗將病人的DBS植入物插入一臺(tái)外部機(jī)器內(nèi)，只有當(dāng)這種植入物探測(cè)到某些反常的大腦節(jié)奏時(shí)，它才會(huì)刺激STN。與標(biāo)準(zhǔn)的DBS療法（一般會(huì)有規(guī)律地對(duì)大腦進(jìn)行刺激）相比，這種有選擇性的刺激活動(dòng)會(huì)將癥狀減少30%。

　　布朗說：“目前，我們還沒有在病人身上測(cè)試這一理念，但這一展示的確證明這種閉環(huán)概念能對(duì)帕金森病人起作用。”

　　美國國防部高級(jí)研究項(xiàng)目局（DARPA）也希望加速這種閉環(huán)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程，去年10月份，DARPA宣布了一項(xiàng)為期5年、總投資高達(dá)7000萬美元的項(xiàng)目來支持研發(fā)新奇的腦部刺激設(shè)備。作為美國白宮最新公布的“大腦計(jì)劃”的一部分，這一項(xiàng)目旨在使用大腦植入物治療諸如創(chuàng)傷后的精神失調(diào)（PTSD）、焦慮以及外傷性腦損傷等疾病。該機(jī)構(gòu)正在研究能監(jiān)測(cè)并操控神經(jīng)活動(dòng)的可植入設(shè)備，這種設(shè)備不僅一次能監(jiān)測(cè)并操控多個(gè)點(diǎn)，而且也能監(jiān)測(cè)并操控整個(gè)起作用的神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。DARPA的項(xiàng)目經(jīng)理賈斯汀·桑切斯表示，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可能需要研發(fā)出新型的小型傳感器以及能對(duì)大腦功能進(jìn)行詳細(xì)闡釋的網(wǎng)絡(luò)模型，以便對(duì)從多個(gè)腦部區(qū)域源源不斷傳來的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解釋。

　　在去年的神經(jīng)科學(xué)協(xié)會(huì)的年度大會(huì)上，著名的梅奧診所的神經(jīng)外科醫(yī)生肯達(dá)爾·李提交了一款DBS系統(tǒng)模型Harmoni，其能在將電流遞送到大腦內(nèi)的一個(gè)區(qū)域時(shí)記錄下電學(xué)和神經(jīng)化學(xué)反應(yīng)。負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的工程師凱文·本尼特表示，因?yàn)榇竽X使用電學(xué)信號(hào)和化學(xué)信號(hào)來相互溝通，對(duì)每種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控有望提供更完整的信息。該研究團(tuán)隊(duì)打算首先在罹患運(yùn)動(dòng)失調(diào)的病人身上測(cè)試該設(shè)備，但他們希望最終能將對(duì)精神病患者的化學(xué)和電學(xué)監(jiān)測(cè)結(jié)合起來。本尼特說：“這些人是最難治療的人，這些癥狀更難探測(cè)到并進(jìn)行定量分析�！�

　　勃朗特-斯圖爾特認(rèn)為，對(duì)第一款用于治療帕金森病的可植入閉環(huán)DBS設(shè)備進(jìn)行的測(cè)試可能在5年內(nèi)進(jìn)行，隨后會(huì)應(yīng)用來治療其他精神疾病。