@ 2015.02.01 , 17:46
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为协助治疗癫痫,在病人脑内植入刺激装置

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大脑升级:克丽丝·罗布(上图,与她的父母在一起)希望她的新大脑移植物将会控制她的癫痫发作。外科医生们首先在罗布的大脑放置了临时电极,以便在治疗时间里观测癫痫发作相关的电流模型

克丽丝·罗布说她仍需要适应她全新的电子神经生活。神经外科医生在11月给她的大脑里移植了一个刺激装置,以便观测治疗她的顽固性癫痫,随后几周医生启动了刺激装置。虽然她感受不到放置于颞叶并规律释放脉冲电流的电极,但是她经常思索在她体内的这套新装置:“感觉就像我在我脑袋里放了一个iPod。”她微笑着说。一天晚上,当她在关了灯的卧室里听见了一声奇怪的动静,她的第一反应是,“刚刚是不是我的脑袋响了?”

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当然其实并非如此。罗布的敏感神经刺激装置(RNS系统)在相关论文里的描述是“工作时是安静的”。这套设备不断的记录罗布大脑中特定区域的电流变化,并检测临近癫痫发作时的特殊征兆。接着启动一阵激烈的刺激。其思路是在不正常的电流活动扩散至整个大脑、影响她的运动、意识、记忆、认识力之前中断它。

# 注:RNS系统是FDA批准的一款器械,用于帮助减少对药物不能很好响应的癫痫患者的癫痫发作。它由一种小的植入头皮下颅骨内的神经刺激器构成。神经刺激器与一根或两根线(电极)相连接,这种线被放置在大脑或大脑表面癫痫可能发生的地方。[via]

26岁的罗布从15岁时就开始接受医治来控制癫痫症状。(透露:罗布的爸爸马修·罗布,之前是IEEE的部门主管)在上个夏季,药物治疗的效果开始减退。她几乎每天都会被癫痫症状困扰,她看起来就像走神或是思想中断,发作后会恢复意识,但没有癫痫发作时的记忆。这之间的“空白区域”是令人惊悚的。比如当她在药店柜台感觉到异常,而当她有意识时却站在公共停车场的垃圾桶边,在这几分钟里发生了什么?罗布已经放弃了她的驾照,并因残疾离职,成为了一名新泽西州帕特森城的学前教师。

在寻求治疗的过程中,罗布来到了在纽约大学Langone医学中心的癫痫中心。那里的医生推荐了刚刚商业化一年的NeuroPace RNS系统。罗布的病情需要两次手术。她在医院病床上待了5天,期间在她的头上连接了电线,使医生能够检测她大脑的电流模式。“我被禁止任何走动,”她说。“就像字面的意思,我被插入了。”一旦医生观测了她和癫痫发作相关的电流形式,他们就会在她的头骨里移植神经刺激装置,并指引电极到她大脑癫痫发作的起始点。

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头部装置:外壳医生移植的敏感神经刺激装置,在检测到发作时能发出电流脉冲(左图)。一天罗布用一个操作棒提取设备数据,并发送到她的医疗团队(右图)。

纽约大学的神经外科医生沃纳·多勒是这项技术的先驱;罗布是他使用这套商业神经刺激装置治疗的第17个病人,多勒说这套设备利用了大脑非凡的自我管理能力。“要是你想关掉大脑,然后再次启动它,”他说,“这就是RNS所做的,但是它做的是局部而不是全脑。”如果把大脑比作操作系统,他说,癫痫大脑的故障部分就是一个冻结的软件。“RNS重启了软件,这样你就又能使用它了。”

罗布手术后恢复的很好。在手术后她还有一些发作,但是绝大多数发作都很微弱,只持续几秒,不会干扰她说话或者记忆。装置持续记录她电脑的电流活动,当罗布感受到发作时,她用一块磁铁刷过她的头部来记录这个时刻,并记入数据流标记作为参数。当她查体时,她的医生分析数据并微调刺激参数。“他们要调整,”她说,“他们的目标是让我100%不发作。”

医生们的工作不仅仅让罗布收益。当她的医生们了解了如何更好的用电流脉冲控制她的发作,他们也会了解管理人类机体的神经回路。多勒希望每次他给癫痫患者大脑移植电极时,他都能更好的把刺激设备和神经系统整合。“设备变得越像大脑,它工作的就会更好,”多勒说,“那就是未来的发展方向。”

本文译自 IEEE Spectrum,由译者 咯咯咯 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 25+1

  1. 柚子
    @3 years ago
    2679813

    只要不吃卡马西平24小时以上就会发作的人撸过………………真希望谁也来给我安个

    [46] XX [2] 回复 [0]
  2. 中国人
    @3 years ago
    2679815

    不知道打手机会不会大脑短路,可爱的妹纸

  3. 星河”
    @3 years ago
    2679836

    @柚子: 迷走神经刺激器试过么?建议打算使用前了解一下。

  4. super碗
    @3 years ago
    2679840

    = =电脑

  5. 达尼洛夫
    @3 years ago
    2679847

    @星河”:
    迷走神经和癫痫的关系不大吧?癫痫主要是大脑部分或全部的异常放电所致。

  6. 老王王
    @3 years ago
    2679869

    黑客帝国成真:MIT找到联通电脑人脑方法据国外媒体报道,实现人脑和电脑的“联通”一直是科幻小说的“圣杯”。不过现在,MIT的科学家发现了可以将科幻变成现实的新纤维,这种新纤维比头发丝还细。他们表示自己制造的系统可以把光学信号和药物直接送入大脑,并通过电子控制面板来持续监控不同输入在大脑产生的效果。“通过采用比之前设备更有机的方式,我们构建了和大脑组织进行沟通的新型神经接口。”MIT的研究人员,材料科学工程助理教授Polina Anikeeva说。

    克里斯蒂娜(Christina Tringides),MIT的资深专家,研究小组成员,手中拿着这种新的多功能纤维,可以把光学信号和药物直接传到大脑,并通过电子控制面板持续监控不同输入在大脑产生的效果。

    这种方法制造的高分子聚合物纤维不仅更软、更富弹性,看上去也更像自然神经。

    在单一纤维中组合不同的通道,能够精确映射神经活动,并最终帮助实现神经失调的治疗,而这无法用单功能神经探针实现。
    因为人脑不仅规模庞大,而且同时会使用多种信号,所以对它的研究本来就非常困难。此外,传统的神经探针只能记录一种信号,也限制了任意时刻从大脑导出的信息量。但现在,通过使用比头发丝还细的复杂纤维,MIT的科学家可能找到了消除这种限制的新技术。利用这种纤维,他们制造的系统可以把光学信号和药物直接送入大脑,并通过电子控制面板来持续监控不同输入的效果。

  7. 老王王
    @3 years ago
    2679870

    这种新技术已经在《自然生物科技》上发表。Anikeeva说:“当前神经假体存在一个大问题:用于神经记录和激励的设备都是金属、半导体或者玻璃材料,把这些设备植入人体后,人体的正常活动都会损伤设备附近的组织。因为这些材料既坚硬又锋利,而人只要稍微活动一下,人的大脑也会产生相应活动,这样最终就损坏了大脑组织。”但这种新技术使用的新纤维是用高分子聚合物制造,而这种聚合物和神经组织特性很相似,使得它在不损害周围精细脆弱的大脑组织的条件下,能在人体待更长时间。
    为达到这种效果,科学家采用了一种新纤维制造工艺,这种新工艺由MIT的材料科学教授Yoel Fink领导的小组率先研发,之前用在了光电学和其它应用中。Anikeeva解释说:“这种方法最终制造的高分子聚合物纤维不仅更软、更富弹性,看上去也更像自然神经。”
    新纤维制造工艺的关键在于制造大量预制品,预制品纤维内部需要被分成所需的多个通道:光波导通道传播光,空心管通道运送药物,导电电极通道传播电信号。科学家会首先得到预制品的高分子聚合物模板,尺度数量级在英寸(2.54厘米)。随后,预制品受到加热变软,被拉成更细的纤维,但会保持相同的多通道结构。单次拉长可以使纤维变细200倍,这样通过不断重复拉长,纤维就会越来越细,直到纳米级别。尽管几英寸长的单个预制品就能制造几百英尺(30.48厘米)的纤维,但必须小心的选择材料,这些材料必须能在相同温度下变软。在纤维变细的过程中,纤维在英寸尺度下具有的特性在纳米尺度下仍然得到了保持。

  8. 痴汉
    @3 years ago
    2679871

    我性瘾越来越厉害了,只要一看不见我女友,就忍不住对着电脑要撸。这个快点来我这应用吧!~

  9. 老王王
    @3 years ago
    2679872

    通过在单纤维中组合不同的通道,就能精确映射神经活动。比如,光通道传输的光可以实现光遗传技术神经激励,产生的影响可由嵌入电极监控。与此同时,可通过空心管将单一或者多种药物注入大脑,神经元的相应电信号也会被记录,从而能够实时判定药物的真实作用。这样,就能同时模拟大脑的多种信号,最终帮助实现神经失调的治疗,而单功能神经探针是无法实现这种功能的。
    MIT的科学家表示,这种新的植入设备系统可以在不伤害大脑组织的情况下向大脑传递光信号、注射药物。此外,只需制造相关任务所需的特定通道组合,这个植入系统也可以被调整以应用到特定的研究或治疗中。Anikeeva说:“你可以得到应用范围很广的设备。此外,这种纤维制造的系统最终可能帮助实现大脑、脊髓不同区域反应的精确映射,它也可能催生出能长期植入人脑,以治疗某些疾病(帕金森等)的设备。”
    John Rogers——美国伊利诺伊大学香槟分校的材料科学工程和化学教授,他没有参与这项研究。不过他表示:“他们的新技术描述了一种迷人的多用途纤维,专门用来植入大脑,并通过电、光、流体方法来激励和记录大脑神经行为。他们的成果意义深远,将扩充对大脑功能基本理解的发展至关重要的工具集。” http://www.cnbeta.com/articles/367099.htm

  10. king5268
    @3 years ago
    2679892

    @痴汉: @割蛋

  11. Ve思维
    @3 years ago
    2679895

    不懂 Ve网络推广 www.videothinks.com

  12. 柚子
    @3 years ago
    2679896

    这之间的“空白区域”是令人惊悚的。比如当她在药店柜台感觉到异常,而当她有意识时却站在公共停车场的垃圾桶边,在这几分钟里发生了什么?罗布已经放弃了她的驾照,并因残疾离职——————估计我离“离职”不远了,也明白为神马那么容易申请到残疾证了……

  13. 柚子
    @3 years ago
    2679897

    有时候看到这种文心情很复杂。有这样的技术了,但是离执行到我这里遥遥无期,只能靠自己了

  14. 柚子
    @3 years ago
    2679899

    因为误解的人太多,也拒绝了解,失去工作,失去伴侣,什么都会失去,唯一陪伴终生的,是无止尽的嘲笑。在天朝,你生病是错,只要能作为笑料,就是错。

  15. 拜一刀
    @3 years ago
    2679911

    以前看过一个国外的科幻小说,名字忘了,讲的是脑内植入电极,帮助治疗癫痫,但是因为是实验性的,所以发生了失误,刺激了患者,结果患者成罪犯了。而且好死不死用的核电池(?),警方不能开枪,然后闹了好大一场

  16. 老王王
    @3 years ago
    2679952

    @拜一刀: 电极装错了位置,导致不是重启大脑而是戳中快感中枢,病人的大脑和植入装置互相正反馈上瘾,导致越来越频繁的发作-放电周期,最后发作周期缩短到零,在病人即将杀掉医生的瞬间连续放电而电死机了。。。。

  17. 楚门
    @3 years ago
    2679958

    @柚子: 加油,你会好的

  18. 拜一刀
    @3 years ago
    2679965

    @老王王: 那小说名字叫啥来着?刚才想查没找到,一搜都是医院或者科技类文章orz

  19. 老王王
    @3 years ago
    2680027

    @拜一刀: http://fanqee.com/book/8szc6nrw/chapter/1574/

  20. sdds286
    @3 years ago
    2680039

    @柚子: 中国曾经有过这样的手术:在大脑皮层表面放置电极,可在癫痫发作时定位出异常放电灶的位置,用手术来切除。由于定位精确,所以可以准确地破坏放电灶,对大脑损伤很小,不至于影响正常功能。

  21. sdds286
    @3 years ago
    2680040

    @老王王: @拜一刀: 译为《双脑人》或《终端人》,迈克尔克莱顿。

  22. 勇敢的骚年
    @3 years ago
    2680119

    别穿毛衣

  23. 柚子
    @3 years ago
    2680120

    @sdds286: 唉,如果主治医生只想着用更好的方式持续性赚钱而不是用更好的方式根治,你是拿他一点办法都没有的

  24. 拜一刀
    @3 years ago
    2680943

    @sdds286: 谢了\( *´•ω•`*)/

  25. 2681000

    “就像字面的意思,我被插入了。”
    = = 、、、、、、

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