Cell:深度脑部刺激或无需电极

    6月1日，美国麻省理工学院（MIT）研究人员开发出一种深度激发大脑内部神经元的方法，无需使用当前深度脑部刺激所需的植入装置。在发表于Cell杂志的论文中，研究人员通过操控小鼠头部的电极，让它的耳朵、爪子和胡须摇动。这种被称为时间干涉（TI）刺激的新技术为大脑研究打开了另一扇门。

    目前的深度脑部刺激法都需要将电极植入大脑。医生通常会谨慎使用该手段，仅限于对帕金森等严重疾病进行该侵入性治疗。而经颅磁刺激和其他非侵入性技术，刺激大脑表面区域的效果较好，但难以作用于大脑深层区域。

     “真正的问题是，我们应如何刺激大脑深部的目标，而不影响其周围区域。”论文通讯作者、MIT 麦戈文脑部研究所教授Ed Boyden说。

    据悉，TI 刺激利用了神经元的生物物理特性——这使得它们只会响应低频电信号。由于这些特性，高频电信号可以穿过大脑而不会激发很多神经元。TI 刺激就是通过将两个或更多高频电信号发送到大脑深部的目标，这些信号会穿过大脑的外围区域，直到相遇于目标部位，并发生相互干涉。使用时，人们可预先设定两个频率相差很小的信号及其相遇的位置，以便目标神经元感受到低频包络电波。

    研究人员通过大脑物理实体模型计算机建模和活体小鼠实验，测试了TI 刺激，并采用c -fos 蛋白标记了神经元的活动。结果显示，该电信号可激发大脑中的目标区域，而不是其外围的区域。通过在3D 空间内操控TI 刺激的参数，研究人员还能让小鼠的爪、胡须和耳朵左右交替活动。但研究人员尚不确定神经元在这里是如何运作的。

    此外，Boyden、第一作者Nir Grossman和同事，还在多次安全实验中证实了TI 刺激不会损害脑组织、诱发癫痫或者导致热脑细胞过热。但电刺激植入装置可以比TI 刺激更集中地作用于特定脑部区域，正是由于这一特点其可以治疗某些病症。不过，其他一些疾病患者可能会受益于更加广泛的深度脑部刺激，如中风、创伤性脑损伤和失忆症。目前，研究者计划在人类志愿者身上进行TI 刺激研究。

论文：Nir Grossman et al.Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields.Cell(2017).

来源：科学网