無創刺激大腦深部

2021-02-13 開放科學

一項新技術可能會使研究者和臨床醫生不用打開病人的頭骨，就能刺激大腦深層的區域，比如那些與記憶和情感有關的區域。

大腦刺激技術中對人的頭皮應用電極刺激看起來是安全的，支持者們也認為它能夠改善一些大腦功能，包括提升智力，降低抑鬱情緒。這些說法中的一些已被研究證實，但還有一些技術因為無法達到大腦深層而受到了限制。相比之下，在大腦深層刺激（DBS）中應用植入物在改變大腦內部方面更加成功。但是這可能會有風險，因為需要進行手術，而且植入物也不能在發生故障時輕易地維修。

在最近的神經科學學會年會上，麻省理工學院的Nir Grossman 和他的同事們展示了他們的實驗方法——經顱刺激法（TCS）。他們的方法通過大腦頭皮的電極發送電信號，利用一種不需要手術的方法來操作電流。該小組使用一種刺激設備，對小鼠耳朵後的頭骨應用兩股電流，這兩個電流被調製為具有稍微不同的高頻電流。他們調整這兩個電流的角度使他們在海馬體的位置相交。

大腦的神經元響應頻率較低，所以高頻電流可以在不影響神經元的情況下通過組織。但在電流相交的節點處，它們基本會相互抵消。神經元將兩個頻率之間的差異解譯為一個單一的低頻場，這會引起它們響應發出火花。研究人員解剖動物的大腦，發現海馬體的細胞發出了火花，而大腦外層部分的細胞沒有。

該團隊目前正在人類志願者身上測試這項技術。當志願者在進行腦部掃描時，研究者們能夠檢測到在他們海馬體中的大腦活動是如何對TCS實時反應的。不過他們現在還沒有測試這些刺激是否能夠影響人們的行為，比如通過記憶力測試來提升行為技能。

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