超聲波可控制大腦行為決策 治療毒癮和抑鬱症新希望

北京時間5月22日消息，據國外媒體報導，在一項最新試驗中，科學家將超聲波脈衝對準獼猴大腦，從而控制它們的決策判斷，這項研究可能有助於人類毒癮和抑鬱症治療。通過將超聲波脈衝指向大腦額葉皮層部分，可以影響獼猴在計算機化選擇任務中的判斷，如果該療法應用於人類，無痛超聲波腦刺激可以治療行為決策障礙，包括：毒癮和暴食，而不是採用藥物或者手術治療。

　　通過將超聲波脈衝指向大腦額葉皮層部分，可以影響獼猴在計算機化選擇任務中的判斷，讓它們在兩個任務中選擇一個。

該療法也可用於治療人類抑鬱症、焦慮症等精神疾病，以及慢性疼痛、癲癇等神經系統疾病，大腦疾病應該以有針對性和個性化的方式進行治療，而不是向患者提供雞尾酒療法。但要實現這樣的治療，我們需要一種工具，提供非侵入性、精確和個性化治療，從而解決每位患者的病情根源，但到目前為止，實現這樣的療法仍有一定的距離。

超聲波精確治療是指無聲、高頻聲波脈衝通過超聲波換能器對準大腦，這就像一個超聲波「掃描魔杖」。該聲波脈衝瞄準大腦神經迴路，激活神經元並影響神經元控制的行為。

　　通過超聲波刺激獼猴「額前眼場（FEF）」——控制眼球運動的大腦區域，研究人員發現超聲波可以影響獼猴所看到的目標。圖中是人類大腦「額前眼場」的所在位置。

超聲波是一種高頻聲波，已經被用於刺激大腦神經元或者神經細胞，之前研究表明，對頭部以外的齧齒動物大腦低強度超聲波掃描可以刺激神經元，並導致身體其他部位的肌肉運動。

為掌握更多的信息，研究人員讓兩隻獼猴參與一項試驗，目前該試驗已廣泛用於研究選擇性行為，在試驗中，獼猴觀看電腦屏幕中央的一個虛擬目標，然後在屏幕從左至右分別展示目標，一個接一個。

在該試驗中，正常情況下獼猴會自然地選擇先在電腦屏幕中出現的目標，然而，通過超聲波刺激獼猴「額前眼場（FEF）」——控制眼球運動的大腦區域，研究人員發現超聲波可以影響獼猴所看到的目標。在靈長類動物中，額前眼場位於額葉皮層——大腦四個主腦葉中最大的一個，它在視覺注意力和眼球運動中發揮著重要作用。

正如每個腦半球控制著身體一側的肌肉和腺體一樣，研究人員發現當超聲波瞄準大腦左半球額前眼場時，猴子在試驗中可能選擇電腦屏幕右側的目標，同樣地，刺激大腦右半球的額前眼場時，猴子可能選擇電腦屏幕左側的目標。

當超聲波作用於大腦運動皮層時，未觀察到任何影響，運動皮層與自主運動有關，但與感知決策無關。為了進一步測試超聲波對大腦的影響，科學家在這項試驗中對獼猴給予不同獎勵。

　　研究人員發現當超聲波瞄準大腦左半球額前眼場時，猴子在試驗中可能選擇電腦屏幕右側的目標，同樣地，刺激大腦右半球的額前眼場時，猴子可能選擇電腦屏幕左側的目標。

「獼猴A」選擇任何一個目標都會獎勵果汁，而「獼猴B」只有選擇第一個目標時才會得到獎勵。即使「獼猴B」選擇了第一個目標而獲得獎勵，超聲波仍然能夠控制它選擇第二個目標作為最終決定。研究小組稱，他們採取的「神經幹預」可以用於確定哪些大腦區域與疾病特定症狀或者行為條件有關。

該項研究報告表明，超聲波會對大腦產生強烈的幹擾影響，甚至能夠幹預人們的行為，而行為幹預則是我們最為關心的環節，例如：科學家可以通過超聲波糾正人們錯誤的決策，甚至能夠治療人們雙手顫抖。

研究人員創建了一個原型設備，可在人類患者身體上進行治療，他們計劃未來3年內開始對患有嚴重抑鬱症的患者進行首次臨床試驗，該研究還為「超聲波神經調節」在動物和人類的未來應用提供了寶貴經驗。

神經元如何工作？

神經元，也被稱為神經細胞，是一種「電性興奮細胞」，它能夠通過電信號和化學信號接收、處理和傳遞信息，它是神經系統的基本要素之一。

為了使人類能夠對環境條件做出反應，大腦神經元負責傳遞來自外界環境的刺激，這樣的刺激包括手指在蠟燭火焰上烘烤，上行神經元信號將傳遞至中樞神經系統，反之，下行神經元刺激手臂，使手指從蠟燭上移除。

一個典型的神經元分為三個部分：細胞體、樹突和軸突，細胞體是神經元的中心，它把稱為軸突和樹突的傳遞過程擴散至其他細胞，樹突通常呈現大量分支結構，分支逐級變薄，軸突很細，可以延伸至較遠的區域。

為了做出一個可比較的尺度，一個神經元直徑大約是人類頭髮直徑的十分之一，所有神經元都具有電興奮性，電流脈衝主要抵達樹突，經過處理之後進入細胞體，然後沿著軸突移動。

軸突起到電纜的作用，簡單地傳遞信號，一旦電流脈衝到達軸突末端，在神經元軸突突觸位置，事情就變得更加複雜了。

神經功能的關鍵是突觸信號傳遞過程，這部分帶電，部分帶有化學性。一旦電信號到達突觸，神經元就會釋放一種叫做神經遞質的特殊分子。接下來，神經遞質會刺激第二個神經元，觸發新一波的電脈衝，這種機制將重複進行。（葉傾城）