大脑zap削弱了破坏性的冲动

特有的电活动模式的关键脑区预测冲动行为发生之前。一个简短的电脉冲可以防止他们在合适的时间,斯坦福大学的科学家们发现。

斯坦福大学医学院的研究人员发现了确凿的证据的“软弱”的时刻:电活动在一个小的签名模式,深部脑区域只是一两秒钟前一阵冲动行为。

斯坦福大学的科学家发现了类似的模式老鼠学会了暴吃脂肪类食物在人类主题预测大量现金奖励。研究还显示,在老鼠身上,提供一个小电脉冲的大脑区域问题,称为伏隔核,一旦电子签名体现阻止老鼠的自述中富含脂肪的食物时,虽然不影响正常食物的摄入量,他们的社会行为或其他体育活动。

这一调查结果发布在Dec.18美国国家科学学院院刊》上。

“我们发现了一个实时生物标志物对冲动行为,”凯西Halpern说,医学博士,神经外科助理教授和这项研究的资深作者。博士后学者Hemmings Wu博士,神经外科居民凯米勒,医学博士,博士,首席作者分享。

好冲动变坏

“冲动是正常的,绝对生存的必需品,“Halpern说。“他们将我们的感情有什么奖励转化为具体行动来获取食物,性、睡眠和防御竞争对手或捕食者。”

但在某些情况下,可以病态的冲动行为,表现为明显倾向于做出糟糕的决定和行动。一个只需看看最近的报道性食肉动物栖息在强大的位置在好莱坞,媒体,金融和政治的例子从根本上健康drive-sexual appetite-taken到病态的水平。

伏隔核是大脑的反馈回路的中心,而进化工程加强survival-promoting行为诱导喜悦或性能的预期行为。研究结果提供了保证,Halpern说,植入装置的监控信号的伏隔核前一阵冲动,立即提供测量剂量的电力。这种干预可能防止冲动,有时甚至危及生命的行动,高风险的人们来说,所有非侵入性的治疗手段已经失败。

研究结果也可能导致对抗肥胖的微创方法,药物滥用障碍,病态赌博,性成瘾或间歇性暴发性精神障碍、精神条件,即兴爆发不适当的凶猛。

“想象一下,如果你能预测和防止自杀,海洛因注射,一阵暴食或饮酒,或者突然出现的无法控制的愤怒,“Halpern说。

临床上,Halpern专注于深部脑刺激,设备交付电脉冲的目标大脑区域他们被植入。DBS现在是美国食品和药物管理局批准用于治疗帕金森症和特发性震颤的症状,在临床试验中,目前对抑郁症,强迫症和多个大脑的其他障碍。

但成千上万的DBS设备在当前使用的时间、持续时间和强度的脉冲他们交付;他们只是火预排程序的基础上,24/7。新一代设备可以回应反馈他们目标的大脑区域,甚至是遥远的一个,所以脉冲得到了只有在必要的时候和在适当的强度。迄今为止,这些所谓的敏感神经刺激设备被批准用于部分性癫痫。因为他们只火感应特殊的电活动信号后,他们可能会提供每天只需五分钟的刺激,神经科学家,如Halpern认为大大有利的角度避免副作用和优化行为的特异性治疗。

“没有可用的反应神经刺激干预危险冲动行为然而,因为直到现在,也没有一个能够文档特性签名的大脑可以用于触发脉冲交付的设备,”他说。

从老鼠到人

斯坦福大学的科学家在实验老鼠发现了这个签名。通常,实验室老鼠喂球的标准食物营养不高热量。在这项研究中,老鼠给予特别高脂肪食物颗粒为每天一小时10天。在那时候,他们被允许他们想要吃多少就吃多少。

小说食物花了一些习惯,但到了第十天的老鼠成了习惯,几乎吃个不停。研究者在老鼠的大脑植入电极阵列,以监测电伏隔核的活动,一个模式的高度特定低频电activity-restricted乐队叫做delta-emerged立即暴食之前,前一秒左右见顶高脂肪食物的老鼠咬子弹。值得注意的是,这个上升并没有发生在老鼠咬一口标准实验室食物。也不是通常出现在其他有益的活动,比如与年轻的老鼠。

Halpern和他的同事然后编程电极阵列提供10秒脉冲电当前典型方案批准DBS疗法伏隔核在数组感觉到三角洲强度相当大的增加。这大大降低老鼠的高脂肪的狂欢。但是这并没有影响他们的社会生活,或者他们的物理行为。

进一步的实验标准DBS响应神经刺激相比,随机脉冲传递和手工传递每当一个实验者看到一只老鼠准备东西本身。手动和responsive-neurostimulation脉冲交付证明优于随机或DBS交付,尽管比DBS每日提供更少的电脉冲。

接下来,斯坦福大学的研究人员利用一个难得的机会来执行一个类似的实验在人类主题:强迫症患者,DBS的伏隔核是在临床试验中。这个参与者对其他治疗他的强迫症,并选择了手术植入DBS的设备。

调查员收到参与者的同意干预短暂一旦导线引入到参与者的伏隔核,但他们之前与DBS脉冲发生器装置。在此期间,参与者被要求执行的任务,如果成功完成,生成的现金奖励。和老鼠一样,曾经参与适应了份收到的奖励在完成任务时,接收器的植入电导致暂时连接能够检测特征“high-delta”电子签名在伏隔核前他开始任务。

“事实上,我们看到一个类似的信号之前,两个不同的行为,旨在获得rewards-food在老鼠的情况下,资金在人类受到个人已经成为hypersensitized的重复曝光表明这个信号可能是常见的许多冲动的行为,使他们服从治疗类似,“Halpern说。

与大脑的新部分,如大脑皮层,更深入地坐在奖赏系统的组件主要是守恒的脊椎动物之一。所以Halpern认为behavior-altering结果他的团队在老鼠可能适用于人类,虽然还需要进一步的研究来证实这些发现在一个人类的主题。

Halpern,吴邦国和研究的共同作者罗伯特•Malenka医学博士、精神病学和行为科学教授,是临时专利申请斯坦福大学的合作者在知识产权与技术许可办公室的这些发现。