科學家開發電子技術治療腦病

　　去年秋天，美國國防部先進研究項目局（DARPA）掌管生物科技研究的高級官員Geoffrey Ling為神經科學家帶來了具有挑戰性的項目：開發一款可植入設備以修復老兵因外傷性腦損傷而受損的記憶。項目資金共有4000萬美元，Ling說：“我們有充足的資金，有哪位勇士愿意接受挑戰？”

　　近日，DARPA宣布有兩個學術小組愿意為此展開研究，一個小組來自加州大學洛杉磯分校（UCLA），另一個小組來自賓夕法尼亞大學（Penn）。兩個小組都想通過電刺激的方法“點亮”與大腦記憶密切相關的區域。美國能源部下屬的勞倫斯利福摩爾國家實驗室以及設備制造商美敦力公司也會加入到研究中，專門負責研制比現有的神經刺激器微小10倍以上的刺激器。盡管研究的規模不小——UCLA得到了1500萬美元的資金用于開展為期4年的研究，而Penn 則獲得了2250萬美元的資金同樣開展為期4年的研究，但一些人對項目的前景持懷疑態度。凱斯勒基金會神經心理學家James Sumowski說：“科學地講，DARPA選擇進行研究的時機有點早。”

　　兩個研究小組都以癲癇患者的神經活動為研究起點，這些患者都接受過大腦修復手術。神經科學家Michael Kahana是Penn小組的領導者，他說，對于其中一些患者，研究者必須為他們的大腦覆蓋上數百個電極，并等待數周直到患者再次發病，之后才能決定從哪個大腦區域下手進行治療。通過這種方法，研究者能夠精確地繪制一張大腦活動圖，了解與記憶儲存和修復相關的電生理學知識。電子記錄還能幫助研究者對記憶缺陷有更深刻的了解，許多癲癇患者都飽受記憶缺陷之苦。

　　Kahana希望通過研究正常大腦和受損大腦的電子生物標記的檢索和儲存方式，建立電腦模型。一旦患者的記憶出現紊亂，電腦模型便能夠迅速偵測并立刻給予修復。Kahana的團隊已經偵測到了與記憶編碼和儲存相關的大腦活動信號模式，他們馬上還將發布第一份與修復記憶相關的大腦信號。他說：“早期的研究結果令人非常振奮。”

　　UCLA團隊由神經外科醫生Itzhak Fried領導，他們將用不同的方法開發記憶生成模型。Fried早期的工作是治療癲癇癥患者，他發現對患者大腦內嗅皮層給予電刺激能夠提高其玩電腦游戲的水平。在游戲中他們扮演出租車司機，需要迅速學習并記憶在虛擬城市中把車停在哪些位置讓乘客下車。現在，Fried將把這份研究獲得的數據應用于設計如何刺激外傷性腦損傷患者的內嗅皮層和海馬體（另一塊對記憶起到關鍵作用的區域），并讓兩塊區域協同工作，幫助患者將日常生活經驗轉化成為長期記憶。

　　如果這些嘗試獲得成功，研究者最終將有望開展第一期臨床實驗，為外傷性腦損傷患者植入大腦深層電刺激設備。但Sumowski指出，研究者可以將癲癇癥作為一個范本來推進研究，但如果過度依賴這一模式將會為研究帶來問題。外傷性腦損傷患者并不總是與精神失調患者的表現相一致，癲癇患者的大腦萎縮區域及腦電活動失調模式與前者是完全不同的精神失調情況。

　　麻省理工學院神經科學家Roger Redondo認為，項目能否成功還極大依賴于患者的大腦受到了什么樣的損傷。如果記憶還在，只是很難接通或檢索，那么電刺激是有效的辦法。但如果記憶的連接從未建立或者已經徹底損壞，那么植入裝置起不了任何作用。

　　Redondo認為，很難確定哪些細胞與記憶相關，而要利用電刺激進行精確調試以幫助修復受損記憶更是難上加難。Redondo說：“人類大腦和海馬體的結構非常復雜，微電極電壓的些許改變，即使受影響的區域極小，也將造成數倍的神經元失控。”

　　不過，研究者針對精神失調癥狀如帕金森氏癥和強迫性精神障礙進行了研究，其結果令Kahana備受鼓舞。研究表明，電刺激能夠有效治療這些疾病，即便研究者還未充分理解電刺激如何在細胞層次改變大腦回路。癲癇患者記憶的生物標記將作為一座燈塔指引受損的大腦重新恢復正常。

　　DARPA所屬的修復主動記憶項目（RAM）負責人Justin Sanchez說，RAM面臨的挑戰非常大。RAM是由美國政府斥資1.1億美元設立的使用先進革新型神經技術的人腦研究（BRAIN）計劃的一部分。美國現在有27萬從伊拉克和阿富汗戰場歸來的士兵被診斷為患有外傷性腦損傷，迫切需要一場科學進步和技術革新幫助他們渡過難關。Sanchez說：“相對于現有的治療技術，我們的研究是一種開創性的新方法。”