去年年底,麻省理工学院(MIT)的神经科学家蔡立慧(Li-Huei Tsai)领导的研究小组在Nature上发表的一项研究引起广泛关注,他们利用特定频率闪烁的LED灯,大大减少了阿尔茨海默病模型小鼠大脑中的β-淀粉样蛋白斑,这种无创、容易开展的方法为阿尔茨海默病的治疗开辟了一个新方向。近日,该研究小组与MIT的同事和贝斯以色列女执事医疗中心(BIDMC)的研究人员合作,在Cell上又发表了一项可能用于治疗帕金森病等神经疾病的无创治疗方法,不过,这一次他们不是用“光”,而是用“电”。
深部脑刺激(Deep brain stimulation,DBS)是一种在脑内特定靶点植入电极进行电刺激,从而达到治疗目的一种新方法。比如,对下丘脑核的刺激,可以用来治疗帕金森病。但是,这种方法需要打开颅骨并植入电极,这可能引起一些并发症,对患者而言是一项存在风险的复杂手术。
深部脑刺激需在大脑内植入电极
有没有什么方法能够非侵入式地进行深部脑刺激呢?
MIT和BIDMC的研究人员合作,提出了一种新方法——通过放在头皮上的电极就能刺激大脑深处的区域。这种方法可以降低深部脑刺激的风险和成本,更易于患者使用。此外,除了帕金森病,医生也用深部脑刺激治疗一些强迫症,癫痫和抑郁症等脑部疾病。研究人员表示,新的无创方法可以使深部脑刺激更适用于治疗其他疾病。
深部脑刺激用于治疗帕金森病时,电极通常放置在大脑深部的下丘脑核内,这是一个位于丘脑下方的晶状体结构。对许多帕金森病患者而言,在该脑区传递电脉冲可以改善症状,但植入电极的手术会带来脑出血和感染等风险。
一些研究人员试图使用经颅磁刺激(TMS,该技术被FDA批准用于治疗抑郁症)等技术无创刺激大脑。由于TMS是非侵入性的,它也被用于正常的人类受试者以研究认知、情感、感觉和运动的基础科学。然而,使用TMS刺激深部脑结构也可能导致表面区域被强烈刺激,多个大脑网络的被调整。
两种频率略有差异的高频电流在大脑深部相互抵消,产生一段低频电流 图片来源:Cell
高频电流在大脑深部相互作用驱动神经元
研究人员利用一种名为temporal interference的现象,通过放置在头皮上的电极,向大脑深处传递电刺激。这种方法让置于脑外的电极产生两个高频电流。这些电流频率太高以至于无法驱动神经元。但是,这些电流能够相互干扰,当它们在脑部深处相交时,就能在神经元内部产生一小段低频电流。这种低频电流可以驱动神经元的电活动,而高频电流没有影响经过的周围组织。
通过调整这些电流的频率并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。他们可以瞄准大脑深处的位置,而不影响任何周围的脑结构。他们也可以通过改变电流来引导刺激的位置而无需移动电极。通过这种方式刺激大脑深部的靶点,既能够用于治疗,又能帮助基础科学研究。
本研究的通讯作者,MIT媒体实验室和McGovern脑研究所的成员 Edward S. Boyden说:“你可以绕过上层神经元直达深层靶点,不过目前空间分辨率还比不上深部脑刺激。”
刺激大脑深部激发动物行为
MIT皮考尔学习与记忆研究所所长蔡立慧以及她实验室的研究人员在小鼠中测试了这种技术,发现他们能够刺激大脑深处的小区域,包括海马。他们也能够转移刺激部位,激活运动皮层的不同区域,并诱发小鼠运动其四肢,耳朵或胡须。
“我们可以非常精确地瞄准一个大脑区域,不仅仅是引发神经元激活,而且是行为反应,” 蔡立慧表示,“我认为这是非常令人兴奋的,因为帕金森病和其他运动障碍似乎源自一个非常特定的大脑区域,如果你能够瞄准靶点,就有可能扭转它。”
在海马实验中,这种刺激方法能够成功绕开位于颅骨表面的电极和脑内的靶点之间的皮层区域。并且,大脑的其他部位也没有受到任何有害影响。
去年,蔡立慧的研究小组使用LED光诱导特定频率的脑电波从而大大减少小鼠脑中β淀粉样斑块。她现在计划探索这种类型的电刺激是否也能够产生一种类似的有益脑电波。
参考资料:
A noninvasive method for deep brain stimulation—Electrodes placed on the scalp could help patients with brain disease
Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields
来源:生物探索
为你推荐

数字化底座破局:Veeva研发及质量云助力中国创新药加速全球突围
全球化浪潮下,多区域合规壁垒、跨团队协同低效、质量数据孤岛等痛点,正成为中国药企“出海”路上的“拦路虎”。
文/张蓉蓉 2025-09-22 18:54

创新永续・微笑共筑:2025 隐适美早矫青少年论坛在上海成功举办
论坛聚焦青少年早期矫治领域的最新进展和临床难题,重磅发布四大创新科技,深入探讨数字化解决方案的未来发展方向,为与会者带来了一场饱含温暖与技术的盛宴。
2025-09-19 18:36

远大医药呼吸领域重磅产品桉柠蒎肠溶胶囊联合疗法获国际著名期刊认可,填补长周期联合治疗中的循证空白
近期,远大医药(0512 HK)呼吸领域重磅产品切诺®(桉柠蒎肠溶胶囊)斩获国际著名期刊认可。
2025-09-19 18:20

云顶新耀耐赋康®12个月研究为IgA肾病长期管理提供循证支持
第18届国际IgA肾病研讨会(IIgANN 2025)在捷克布拉格开幕。会上,云顶新耀旗下核心产品耐赋康®(布地奈德肠溶胶囊)展示了7项来自中国多家顶尖医院的最新真实世界研究数据
2025-09-18 19:15

重磅!礼来口服GLP-1药物orforglipron在头对头试验中优于口服司美格鲁肽
研究结果显示,在二甲双胍治疗后血糖控制不佳的2型糖尿病成人患者中,每日一次口服orforglipron,经过52周治疗,在所有剂量对比中均达到了主要终点和所有关键次要终点,在糖化血...
2025-09-18 18:59

远大医药与上海颖特微络达成战略合作,Go Global战略下深化全球药械协同布局
远大医药(0512 HK)正在深化泌尿诊疗产品战略。通过泌尿领域战略投资落地,纵深布局打开百亿增量空间。
2025-09-18 18:28

聚焦AHA2025开场首秀!华东医药DR10624二期临床数据即将全球首发
DR10624-201研究将作为今年AHA 2025主会场的开场报告荣登主讲台,这也充分体现了业界对DR10624 的科学价值与临床前景的高度认可。
2025-09-17 19:26

安斯泰来将携前沿创新成果重磅亮相CSCO,引领肿瘤精准治疗新时代
安斯泰来中国将亮相9月10日至14日举行的2025中国临床肿瘤学会(CSCO)年会,围绕“以患者为中心的初心”与“面向未来的创新”双主线,通过多项学术活动全面展示其在消化道肿瘤及...
2025-09-09 16:46

替雷利珠单抗闪耀 WCLC!NSCLC 围术期 + 晚期治疗双突破
济神州公布了替雷利珠单抗(百泽安®)两项最新临床研究成果,包括用于可切除非小细胞肺癌(NSCLC)患者围手术期治疗的RATIONALE-315研究的最终分析,以及用于二线或三线局部晚...
2025-09-09 11:03

赛多利斯深耕中国三十载:发布连续流工艺白皮书,以技术革新赋能生物制药产业升级
适逢赛多利斯进入中国三十周年,其携手上海生物制药行业协会,成功举办了“2025强化工艺峰会”,并发布了《生物制药连续流强化工艺白皮书》
文/张蓉蓉 2025-09-09 10:58

国家药监局发布《中药生产监督管理专门规定》,2026年3月1日起施行
中药饮片、中药配方颗粒、中成药、实施审批管理的中药材、实施备案管理的中药提取物等的生产及监督管理适用本规定。
2025-09-08 21:29

拜耳Co.Lab在华开幕一周年 成立全球首个创投联盟并扩容“朋友圈”
成立其全球首个链接风险投资机构的平台拜耳Co Lab创投联盟(Bayer Co Lab AdVenture),以及两家中国生物技术初创企业签约。
2025-09-08 17:22

8款医疗器械产品拟纳入创新医疗器械特别审查
9月5日,国家器审中心发布创新医疗器械特别审查申请审查结果公示(2025年第8号),来自8家医疗器械企业的8款产品拟纳入创新医疗器械特别审查。
2025-09-06 23:36