科學(xué)家開發(fā)電子技術(shù)治療癲癇等腦部疾病

近日，DARPA宣布有兩個學(xué)術(shù)小組愿意為此展開研究，一個小組來自加州大學(xué)洛杉磯分校，另一個小組來自賓夕法尼亞大學(xué)。兩個 小組都想通過電刺激的方法“點亮”與大腦記憶密切相關(guān)的區(qū)域。美國能源部下屬的勞倫斯利福摩爾國家實驗室以及設(shè)備制造商美敦力公司也會加入到研究中，專門 負(fù)責(zé)研制比現(xiàn)有的神經(jīng)刺激器微小10倍以上的刺激器。盡管研究的規(guī)模不小--UCLA得到了1500萬美元的資金用于開展為期4年的研究，而Penn則獲 得了2250萬美元的資金同樣開展為期4年的研究，但一些人對項目的前景持懷疑態(tài)度。凱斯勒基金會神經(jīng)心理學(xué)家JamesSumowski說：“科學(xué)地 講，DARPA選擇進(jìn)行研究的時機(jī)有點早。”



兩個研究小組都以癲癇患者的神經(jīng)活動為研究起點，這些患者都接受過大腦修復(fù)手術(shù)。神經(jīng)科學(xué)家MichaelKahana是Penn小組的領(lǐng)導(dǎo)者，他說，對于其中一些患者，研究者必須為他們的大腦覆蓋上數(shù)百個電極，并等待數(shù)周直到患者再次發(fā)病，之后才能決定從哪個大腦區(qū)域下手進(jìn)行治療。通過這種方法，研究者能夠精確地繪制一張大腦活動圖，了解與記憶儲存和修復(fù)相關(guān)的電生理學(xué)知識。電子記錄還能幫助研究者對記憶缺陷有更深刻的了解，許多癲癇患者都飽受記憶缺陷之苦。



Kahana希望通過研究正常大腦和受損大腦的電子生物標(biāo)記的檢索和儲存方式，建立電腦模型。一旦患者的記憶出現(xiàn)紊亂，電腦模型便能夠迅速偵測并立刻給 予修復(fù)。Kahana的團(tuán)隊已經(jīng)偵測到了與記憶編碼和儲存相關(guān)的大腦活動信號模式，他們馬上還將發(fā)布#$份與修復(fù)記憶相關(guān)的大腦信號。他說：“早期的研究 結(jié)果令人非常振奮。”



UCLA團(tuán)隊由神經(jīng)外科醫(yī)生ItzhakFried領(lǐng)導(dǎo)，他們將用不同的方法開發(fā)記憶生成模型。Fried早期 的工作是治療癲癇癥患者，他發(fā)現(xiàn)對患者大腦內(nèi)嗅皮層給予電刺激能夠提高其玩電腦游戲的水平。在游戲中他們扮演出租車司機(jī)，需要迅速學(xué)習(xí)并記憶在虛擬城市中 把車停在哪些位置讓乘客下車。現(xiàn)在，F(xiàn)ried將把這份研究獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)用于設(shè)計如何刺激外傷性腦損傷患者的內(nèi)嗅皮層和海馬體，并讓兩塊區(qū)域協(xié)同工作，幫助患者將日常生活經(jīng)驗轉(zhuǎn)化成為長期記憶。



如果這些嘗試獲得成功，研究者最終將有望開展#$期臨床 實驗，為外傷性腦損傷患者植入大腦深層電刺激設(shè)備。但Sumowski指出，研究者可以將癲癇癥作為一個范本來推進(jìn)研究，但如果過度依賴這一模式將會為研 究帶來問題。外傷性腦損傷患者并不總是與精神失調(diào)患者的表現(xiàn)相一致，癲癇患者的大腦萎縮區(qū)域及腦電活動失調(diào)模式與前者是完全不同的精神失調(diào)情況。



麻省理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家RogerRedondo認(rèn)為，項目能否成功還極大依賴于患者的大腦受到了什么樣的損傷。如果記憶還在，只是很難接通或檢索，那么電刺激是有效的辦法。但如果記憶的連接從未建立或者已經(jīng)#@損壞，那么植入裝置起不了任何作用。



Redondo認(rèn)為，很難確定哪些細(xì)胞與記憶相關(guān)，而要利用電刺激進(jìn)行精確調(diào)試以幫助修復(fù)受損記憶更是難上加難。Redondo說：“人類大腦和海馬體的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，微電極電壓的些許改變，即使受影響的區(qū)域極小，也將造成數(shù)倍的神經(jīng)元失控。”



不過，研究者針對精神失調(diào)癥狀如帕金森氏癥和強(qiáng)迫性精神障礙進(jìn)行了研究，其結(jié)果令Kahana備受鼓舞。研究表明，電刺激能夠有效治療這些疾病，即便研 究者還未充分理解電刺激如何在細(xì)胞層次改變大腦回路。癲癇患者記憶的生物標(biāo)記將作為一座燈塔指引受損的大腦重新恢復(fù)正常。



DARPA 所屬的修復(fù)主動記憶項目負(fù)責(zé)人JustinSanchez說，RAM面臨的挑戰(zhàn)非常大。RAM是由美國政府斥資1.1億美元設(shè)立的使用先進(jìn)革新 型神經(jīng)技術(shù)的人腦研究計劃的一部分。美國現(xiàn)在有27萬從伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場歸來的士兵被診斷為患有外傷性腦損傷，迫切需要一場科學(xué)進(jìn)步和技 術(shù)革新幫助他們渡過難關(guān)。Sanchez說：“相對于現(xiàn)有的治療技術(shù)，我們的研究是一種開創(chuàng)性的新方法。”



電子技術(shù)在近幾年來發(fā)展迅速，也早已應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域。技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)生提供了更多施救的可能，也為病人帶來了治愈的希望。