一項最新研究表明,重複的經顱腦刺激(rTMS)通過使大腦皮層區網絡活躍改善記憶,這與深度記憶、海馬相互作用。
隨著rTMS在精神科的應用,並且它已經被美國食品藥品管理總局(FDA)批准為抑鬱症的治療方法。研究結果有很重要的潛在神經科學意義—暗示了所有管理的方法—這很重要,但是沒有做外科手術的時,它處於海馬結構最深處。
沒有使用rTMS以前,沒有人可以把與記憶有關的腦區網絡作為目標。
美國伊利諾斯州芝加哥市的西北大學,費恩伯格醫學院的醫學社會學助理教授,Joel Voss博士和他的同事進行了rTMS的研究,結果發現TMS可以通過大腦皮層網絡改善記憶。文章最近發表在journal Science雜誌上。
rTMS研究最核心的思想是,你僅僅對特定的大腦表層部分有影響,事實上我們可以直接刺激這裡。因為電流不能進到很深的部分。
但是,讓我們看看大腦中接近表層的部分,我們認為這些部分的損壞導致了記憶障礙,是不是刺激這些部分,可以影響改變大部分海馬網絡,我們發現結答案是:正確的。
高頻率的重複經顱腦刺激表明了,刺激的部分發射出黃色圓錐形的能量,在頭外側大腦的上面。刺激增加了記憶相關腦網絡的交互作用,包括腦區中紫色標記的部分。
這個網絡的核心結構是海馬,在大腦深處,通過圖像表現出來。
健康成年人
這個研究包括16個健康成年人,年齡在21-40歲之間,他們在過去5天的療程中,接受每天20分鐘的rTMS治療。
治療前,評估患者在靜息狀態下的功能磁共振成像,來確定皮質—海馬網絡皮層區的位置,假定這是記憶相關的腦區,也是rTMS信號對應的目標。
安慰劑組的控制條件有,最低引起反應的神經刺激下限,處理後核磁共振評估,做24小時隨訪刺激,與我們所了解的基線相比,表明了連通性有顯著的大幅度提高,這些是海馬連通性的四個腦區的基線:楔前葉/壓後皮質、梭形區/旁海馬皮質、頂葉上回和左頂葉。
同樣地,當考慮到與記憶有關的面部線索和語言線索實驗時,在治療24小時後,與基線相比,參與者表現出了相應的改善,這和安慰劑組比較時,有顯著提高(P = .008)。
參與者表現出了fMRI方面很大的刺激—感應連通性的改變,這表明了記憶有很大的改善。
作者指出fMRI的連通性改變是引人注目的,尤其是海馬部分,可以和聯想記憶的改善找到一一對應關係。
並且當皮質運動區與海馬皮層網絡不同時,在對照實驗中沒有受到刺激,這提供了一個強有力的證據,與可能的非特異性影響相對立。
當前rTMS的強度是3特斯拉,這是非常強的—大約相當於地球磁場的100,000倍—在離開這個部分後,立刻降下來,因此穿透大腦不到1釐米深。副作用是最低限的,也非常罕見,在當前的研究中作者沒有看到副作用。
提到長期效應,我們不能確定,但是只看對大腦影響的大小,在幾天後就不大可能有任何持續的效應。
這個研究的結果,在治療24小時後持續的改善是特別值得注意的,同時鼓勵對那些記憶損害的人進行可能的治療性應用。
與這相關的一個激動人心的事情是,實際上我們可以調節這個記憶網絡,我們可以調查不同的疾病,比如中風、輕度認知功能障礙、外傷性腦損傷、甚至精神分裂症,這在一定程度上可以提高症狀,並且有希望影響人們的記憶。
重要視角
神經病學家Daniel C. Potts博士,是美國神經病學學會的一員,也是阿拉巴馬州塔斯卡盧薩市大學的副主任醫師,他說他贊同這個研究,為rTMS在記憶中的作用提供了新的視角。
我認為,這個研究的結果,雖然得到的結論是一個很小的主題,並且需要更多研究的證實,但是它是令人振奮的,也讓我們看到希望。
他指出,來自多倫多、安大略和加拿大的報導中,早期的研究指出,對精神分裂症的患者來說,rTMS對他們的動機系統、學習和工作記憶有所提高,包括近期學習。但是,最新的研究似乎是這類研究的首例。
對我來說,主要的臨床意義是,rTMS似乎加強了功能連接,以及對神經記憶迴路的針對性功能,包括誘發神經可塑性的改變,這可能會更加持久。
儘管我認為把它付諸行動,並且公布於眾為時過早,但是在加強認知障礙患者的記憶功能方面,即使那些潛在的痴呆或者老年痴呆的人,明顯會看到rTMS的希望。老年痴呆症中這個技術的應用,是對這個疾病的一個有意義的新方法。
因為老年痴呆症的病理生理學對海馬結構和功能的不利影響,最重要的臨床意義,是要基於這樣的觀點,剩餘的海馬組織可以假定為一個迴路,包含在記憶的迴路中,因此可以保留或者提高該功能。
我們希望如此,但是這有待證明。
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