一种无创的脑深部刺激方法-头皮电极可以帮助大脑疾病患者

在涉及运动控制中涉及的大脑的一部分提供电流已经成功地治疗了许多帕金森病患者。这种方法称为深脑刺激，需要植入脑中的电极 - 一种对患者带来一些风险的复杂程序。

现在，麻省理工学院的研究人员与贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)和IT'IS基金会的研究人员合作，提出了一种刺激大脑深处的区域的方法大脑使用放置在头皮上的电极。这种方法可以使脑卒中的深脑刺激，较小的风险，更便宜，患者更易于途径。

“传统的脑深部刺激需要打开颅骨，植入一个电极，这可能具有并发症。其次，只有少数人可以做这种神经外科，“在麻省理工学院的生物工程和大脑和认知科学副教授和学习的高级作者中，埃德博顿说，曾在6月1日出现细胞。

医生们还使用脑深部刺激疗法治疗一些强迫症、癫痫和抑郁症患者，并正在探索使用它治疗其他疾病(如自闭症)的可能性。研究人员说，这种新的、非侵入性的方法可以使大脑深部刺激更容易用于治疗其他疾病。

“有能力刺激脑结构的无侵略性，我们希望我们可以帮助发现新的目标治疗脑疾病的目标，”这本文的领先作者尼鲁格罗斯曼（Nir Grossman）是在MIT和Bidmc工作的前惠康公司博士后，他现在伦敦帝国学院研究员。

深的位置

用于治疗帕金森病的电极通常置于亚粒细胞核中，位于丘脑下方的镜片形状，脑内深。对于许多帕金森的患者来说，在这个脑区中提供电气冲动可以改善症状，但植入电极的手术携带风险，包括脑出血和感染。

其他研究人员已经尝试使用诸如经颅磁刺激（TMS）的技术进行刺激脑，这是FDA批准用于治疗抑郁症。由于TMS是非侵入性的，因此它也被用于正常人体受试者，以研究认知，情感，感觉和运动的基础科学。然而，使用TMS刺激深脑结构也可能导致强烈刺激表面区域，导致多脑网络的调制。

麻省理工学院团队设计了一种方式提供电气刺激在大脑深处，通过放置在头皮上的电极，利用一种叫做时间干扰的现象。

这种方法需要用放置在大脑外的电极产生两种高频电流。这些电场速度太快，无法驱动神经元。然而，这些电流相互干扰，当它们在大脑深处相交时，神经元内部就会产生一个低频电流的小区域。这种低频电流可以用来驱动神经元的电活动，而高频电流通过周围组织却没有影响。

通过调节这些电流的频率，改变电极的数量和位置，研究人员可以控制接收低频刺激的脑组织的大小和位置。它们可以瞄准大脑深处的位置，而不影响周围的任何大脑结构。它们还可以在不移动电极的情况下，通过改变电流来控制刺激的位置。通过这种方式，可以激发深层靶点，用于治疗和基础科学研究。

“你可以寻找深度目标，而不需要覆盖在上面的神经元，尽管空间分辨率还不如深脑刺激“Boyden说，Boyden说，该媒体实验室和麦戈尔恩大脑研究所的成员。

有针对性的刺激

麻省理工学院(MIT)皮考尔学习与记忆研究所(Picower Institute for Learning and Memory)所长蔡丽慧(Li-Huei Tsai)和她实验室的研究人员在老鼠身上测试了这项技术，发现它们可以刺激大脑深处的小区域，包括海马体。它们还能够改变刺激部位，让它们激活运动皮层的不同部分，并提示老鼠移动它们的四肢、耳朵或胡须。

“我们证明了我们可以非常精确地定位大脑区域，不仅引起神经元的激活，而且引起行为反应，”蔡说，他是这篇论文的作者之一。“我认为这是非常令人兴奋的，因为帕金森氏症和其他运动障碍似乎起源于大脑的一个非常特殊的区域，如果你能瞄准这个区域，你就有可能逆转它。”

值得注意的是，在海马实验中，该技术未激活皮层中的神经元，该区域位于头骨上的电极和脑内深的电极之间。研究人员在大脑的任何部门都发现没有有害影响。

去年，Tsai表明，使用光在视觉上诱导特定频率的脑波可以大大减少在小鼠大脑中的阿尔茨海默病中看到的β淀粉样斑块。她现在计划探索这种类型的电刺激是否可以提供一种产生相同类型的有益脑波的新方法。

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