脑深部电刺激的临床应用

脑深部电刺激(deep brain stimulation,DBS)是近20年来神经外科领域发展最迅猛的技术。DBS是通过刺激发生器发出的高频电脉冲信号刺激脑神经核团或神经传导束来调节异常的神经环路。DBS已经成为治疗特发性震颤、帕金森病、肌张力障碍等运动障碍病的常规手术方法。自1997年深部脑刺激通过美国FDA认证用于治疗特发性震颤以来,已有超过数万名运动障碍患者接受该疗法,而国内脑深部电刺激最早在1999年应用于帕金森病临床治疗,迄今也有数千例患者接受了植入手术。近年,脑起搏器的临床适应症不断扩大,从最初的运动障碍病逐渐发展到治疗其他神经和精神疾病,如抽动秽语综合征、强迫症、抑郁症、神经性厌食症、难治性疼痛、癫痫、植物状态和阿尔茨海默病等,虽然DBS的治疗机理还不很清楚,但可以预见未来DBS将成为众多神经和精神疾病的重要治疗方法。     

时域相干刺激研究进展

脑深部电刺激已成为许多神经和精神疾病的有效治疗方法。然而,侵入性的电极植入会带来手术并发症的风险,并且刺激靶区在植入后很难改变。经颅磁刺激和经颅电刺激等非侵入性刺激方法为调节大脑功能提供了新的途径。但是,尚未证明这些非侵入性脑刺激方法可以直接调节脑深部神经元活动而不影响皮层神经元。因此,这些方法主要用于调节大脑表层脑区的神经活动。时域相干（temporal interference,TI）刺激是通过两个高频电场相互作用,产生低频包络调节神经活动的一种非侵入式脑深部电刺激的新方法,该方法有望解决无创脑深部刺激的需求。本文首先介绍TI刺激的概念以及安全性,然后阐述TI刺激现有研究中的电场分析方法,并讨论电场分析相关的生理模型建模方法和仿真平台以及TI刺激诱发场分布的研究进展与在动物和人体中的应用进展。最后,本文展望了TI刺激技术未来发展方向,以期为无创脑深部刺激研究提供新的研究思路。     

精准定位脑刺激对运动功能调控研究进展

脑刺激是神经科学研究的重要手段,传统的经颅磁刺激和经颅电刺激等脑刺激方法尽管能调控运动功能(包括减轻运动性障碍疾病的运动障碍、提高运动能力等),但存在空间分辨率低且无法刺激深部脑组织的局限性.近年来迅速发展的深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)、光遗传学、经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation,TUS)、时间干涉(temporal interference,TI)等精准定位脑刺激方法,具有空间分辨率高、可聚焦深部脑组织等优点.本文综述了上述几种脑刺激方法的原理、特点,对运动功能调控的研究进展,以及面临的挑战和发展前景,从而为神经科学研究提供更好的研究工具,为临床实践提供更多的干预治疗手段.     

丘脑底核脑深部电刺激治疗帕金森病的临床分析

目的:通过丘脑底核脑深部电刺激术治疗帕金森病,观察其肌肉僵直、静止性震颤、运动迟缓等症状的改善情况。方法:选取以丘脑底核为刺激靶点收治的帕金森病患者8例,对比手术前后患者肌强直、静止性震颤、运动迟缓等症状的改善情况,并进行UPDRS评分。结果:接受丘脑底核脑深部电刺激术治疗帕金森病6个月后,患者肌肉僵直、静止性震颤、运动迟缓等临床主症的改善上效果良好;与手术前相比,患者术后UPDRS评分均有所降低,差异具有统计学意义(P0.05);患者术后美多巴服用量显著减少,差异具有统计学意义(P0.05);患者术后没有产生永久性的并发症以及较明显的临床症状;但对大量油脂性渗出及典型面具性面容的治疗上未见明显疗效。结论:丘脑底核脑深部电刺激术治疗帕金森氏病,可以使帕金森病主要临床症状肌肉僵直、静止震颤及运动迟缓得到明显改善,显著减少美多巴服药量,具有安全可靠的疗效,对临床具有指导意义,值得临床推广应用。     

深部脑刺激作用机制的探讨

深部脑刺激器（deep brain stimulator）,也经常被称为脑起搏器,是可植入人体设备,并连续不断地传送刺激脉冲到深部脑组织的特定区域,即所谓的深部脑刺激（deep brain stimulation,DBS）.迄今为止,深部脑刺激是治疗严重顽固抗药性运动障碍疾病（如帕金森病,原发性震颤及肌张力异常等）的最有效的外科治疗手段之一.此外,广大的科研工作者也不断地探索应用DBS治疗其他神经及精神异常（如,癫痫和强迫症）的新的临床应用.尽管应用DBS治疗运动障碍非常有效,并也迅速被探索性地应用到其他神经障碍治疗中,但其作用机制仍然不是十分清楚,成为学者们争论的热点.DBS治疗效果的作用机制通常有两种基本的观点：高频刺激抑制学说及高频刺激兴奋学说.基于最近发表的关于中枢神经系统内的高频刺激效应的资料、数据及相关评论,两种机制共存并发挥作用的DBS作用假说被提出,认为DBS通过施加高频刺激干扰并控制了核团病理性紊乱随机活动,同时施加兴奋性刺激到其他基底节的网络,以实现对帕金森病的治疗.     

经颅电刺激镇痛研究的现状及展望

经颅电刺激技术是一种非侵入性神经调控方法,因其具有卓越的安全性、良好的患者依从性以及高度便携性等特点,被视为一种潜在的非药物镇痛手段。然而,目前对于经颅电刺激镇痛效果的研究结果不一致且镇痛机制尚未完全阐明。本文通过系统归纳总结3种主要的经颅电刺激技术——经颅直流电刺激、经颅交流电刺激和经颅随机噪声刺激——在镇痛领域的研究进展,评估了这些技术对短时、急性和慢性疼痛的镇痛效果,并深入剖析了其潜在的镇痛机制。同时,本文系统讨论了既往研究的局限性,并对未来研究提出了一系列切实可行的建议,如借助电场模拟技术实现个性化刺激以克服不同个体头部解剖结构差异的影响、应用多位点刺激和深部脑刺激技术来拓展刺激脑区、搭建经颅电刺激技术同步神经影像平台以制定个体特异性的刺激方案并深入揭示其镇痛机制、探索与其他治疗技术的联合应用以提高疗效等。这些建议的实施将有助于解决当前研究中存在的问题,充分发挥经颅电刺激在疼痛治疗中的临床价值,最终实现患者疼痛的缓解。     

高频电刺激改变神经元锋电位的波形

为了正确检测和研究高频电刺激(high frequencystimulation,HFS)期间神经元的动作电位发放活动,进而深入揭示深部脑刺激治疗神经系统疾病的机制,本课题研究HFS期间锋电位波形的变化.在麻醉大鼠海马CA1区的输入神经通路Schaffer侧支上,施加1~2 min时长的100或者200 Hz顺向高频刺激(orthodromic-HFS,O-HFS),利用微电极阵列采集刺激下游神经元的多通道锋电位信号,并获得由O-HFS经过单突触传导激活的中间神经元的单元锋电位波形及其特征参数.结果表明,O-HFS使得锋电位的幅值明显减小而半高宽明显增加,以基线记录为基准计算百分比值,O-HFS期间锋电位的降支幅值和升支幅值分别可减小20%和40%左右,半高宽则增加10%以上.并且,在大量神经元同时产生动作电位期间,或者在比200 Hz具有更大兴奋作用的100 Hz刺激期间,锋电位波形的改变更多,幅值的减小可达50%,宽度的增加可达20%.可以推测,高频电刺激对于神经元的兴奋作用可能升高细胞膜电位,从而改变细胞膜离子通道的活动特性,导致动作电位波形的改变.这些结果支持深部脑刺激具有兴奋性调节作用的假说,对于正确分析高频电刺激期间神经元锋电位活动具有指导意义,也为进一步研究深部脑刺激(DBS)治疗脑神经系统疾病的机制提供了重要线索.     

深部脑刺激的工作原理

深部脑刺激器是一种体内植入型治疗设备．它能连续不断地传送刺激脉冲到深部脑组织区域，这种作用称为深部脑刺激。神经外科医生通常会用深部脑刺激来治疗各种抗药性运动障碍疾病，如帕金森氏症、原发性震颤及肌张力异常等，但科学家们一直不清楚刺激作用改善疾病症状的机理。     

深部脑刺激对大鼠丘脑底核神经活动的影响

为了探求高频电刺激对受刺激核团的影响,在高频刺激丘脑底核的同时,同步记录了大鼠丘脑底核神经元活动．针对同步记录中刺激伪迹的难题,研究并应用了高效的刺激伪迹滤出算法,恢复了被掩盖的神经响应,且失真小．研究了刺激幅度、频率与神经元神经响应类型的关系,以及在临床治疗有效刺激参数下,高频刺激对神经元平均放电率的影响．研究结果显示,放电率的变化可能与帕金森症病理状态无直接关系,爆发式放电增多更可能是帕金森发病潜在的电生理基础,而受刺激核团的自发放电的抑制、放电率的降低及爆发式放电的减少则有可能是深部脑刺激作用机制的一部分．     

神经调控技术在阿尔茨海默病认知障碍研究中的应用

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是发生于老年和老年前期的中枢神经系统退行性疾病，其临床主要表现为进行性认知障碍。目前针对AD尚无有效的治疗方法，药物治疗只能延缓其病情进展，治疗效果有限，且常伴随副作用。近些年，神经调控作为一种可以靶向刺激调节目标脑区活动的方法受到广泛关注，逐渐被应用于AD的治疗和研究，包括无创的经颅磁刺激、电刺激以及有创的脑深部电刺激、光遗传刺激等。本文从作用效果、作用机制、刺激脑区、刺激参数等方面对这四种典型的神经调控方法在AD的应用研究现状进行综述，为今后神经调控应用于临床治疗AD提供新思路。