脑植入电极治疗抑郁症
要点
- 大脑植入物自动监测和刺激神经回路以治疗抑郁
“我只是放声大笑，"莎拉在描述医生第一次刺激植入她大脑的电极时说. “那是我五年来第一次自发地笑起来."
重度抑郁症是一种严重的、危及生命的疾病，可能难以治疗.多年来，莎拉一直患有严重的抑郁症，任何治疗都无法缓解，包括休克疗法. “我的日常生活因抑郁症而变得如此受限和贫困，以至于我感到受到了折磨.每天，我都强迫自己抵制一个小时数次涌上我的自杀冲动."
加州大学旧金山分校的神经外科医生 Edward Chang 和精神病学家 Katherine Scangos 及其同事在 Sarah 的大脑中植入了记录电极，以努力识别导致她抑郁的有缺陷的神经回路，然后尝试通过恢复这些回路中的正常电活动来治疗它刺激电极.
莎拉接受了脑部手术，以便她的医生可以在她大脑的十个不同位置植入电极.在接下来的十天里，他们监测了这些点的电活动，并试图将神经元放电模式与莎拉自我报告的抑郁情绪联系起来.他们注意到，当她的抑郁症状恶化时，伽马波段(30 到 100 赫兹)的神经振荡(脑电波)在她大脑的杏仁核区域达到峰值.
杏仁核是大脑边缘系统的一部分，众所周知，该区域参与情绪、情绪调节和抑郁症状，但“在那里刺激实际上会导致更多的压力和更多的抑郁症状，"张博士在今天发表的 Nature Medicine 论文的新闻发布会上说.
相反，他们提出杏仁核中伽马能量的峰值可能是抑郁症开始发展的一个明显指标.然后，这种神经特征可能会被用来触发她大脑其他地方的刺激，从而抑制她杏仁核中的伽马振荡，并且从理论上讲，可以缓解莎拉迫在眉睫的抑郁情绪.
通过反复试验，他们发现刺激她大脑中称为腹侧纹状体的电极可以抑制杏仁核中的伽马波能量并缓解她的抑郁症. “这种快乐的感觉刚刚冲刷了我，"她描述了刺激电极引起的感觉.
然后，Sarah 又接受了为期一天的脑部手术，在她的大脑中植入了一个名为 NeuroPace 的商用设备，该设备可以感知癫痫患者大脑中癫痫发作的开始，然后发出短暂的电击以平息发展中的癫痫发作.此类设备被称为“闭环"刺激器，因为它们由大脑自身的活动控制，而不是由医生或患者控制.
然而，莎拉杏仁核中不断上升的伽马波活动并没有异常，而是癫痫活动.该团队必须重新编程和调整设备以检测她杏仁核中伽马波的强度，并在达到某个阈值时刺激她腹侧纹状体中的电极.外科医生将电池供电的火柴盒大小的设备植入她的颅骨内，因此没有明显迹象表明她的大脑正在被记录和电子刺激.
植入物已经在她的大脑中植入了一年，她的抑郁症继续改善，她说. “我对世界的看法发生了变化.我要找回自己了."她能够享受生活并做出决定，例如从菜单中订购，这在她患有严重抑郁症时是不可能的.
这些发现是否可靠?
通过在大脑中植入刺激电极来理解和控制许多心理障碍的研究有着悠久而曲折的历史.此类研究在 1950 年代至 1970 年代积极开展，但由于伦理问题而被缩减.许多研究都是轶事，缺乏足够的控制.
最近，脑深部刺激治疗抑郁症已在实验上取得成功，TMS(经颅磁刺激)的无创刺激自 2008 年起被 FDA 批准用于治疗抑郁症.随后，FDA 批准 TMS 用于治疗抑郁症.治疗强迫症和偏头痛. TMS 通过放置在头皮上的电磁铁刺激神经元，不需要进行脑部手术.
这项新研究提出了许多问题.复制和实验控制是科学研究的基石.仅对一个测试对象进行的实验并不能保证结果可靠且可以推广.对于复杂的情绪障碍尤其如此，其中的症状会时好时坏，通过主观自我报告来衡量，受许多因素的影响，有时无需治疗即可解决.用一种基于单人测试的新药治疗抑郁症的可行性似乎值得怀疑或值得在知名期刊上发表.
当情况如此罕见，复制不可行时，有必要进行单一案例研究.例如，著名的患者 HM 在手术切除海马后无法形成新记忆就是一个独特的案例——但根据 Scangos 博士的说法，该团队还有两个人参加了这项研究，还有九个人在甲板上.
没有报道对照实验来测试莎拉所经历的积极情绪是否是由她的腹侧纹状体的电刺激引起的，这种电刺激是通过感知她杏仁核中的高伽马功率而触发的.例如，没有报告在伽马功率未达到峰值时提供电刺激的效果或在研究的测试阶段刺激其他大脑区域的效果.没有闭环控制的腹侧纹状体的深部脑刺激先前已被其他研究人员用于治疗抑郁症.
刺激如何缓解抑郁症尚不清楚.除了它们之间有直接的联系之外，杏仁核和腹侧纹状体还与许多大脑区域高度互连.在接受记者提问时，研究人员表示，对于杏仁核中的高伽马功率可能会导致抑郁症的程度，目前还没有明确的认识.他们指出，由于大脑是一个复杂的网络，他们的记录和刺激电极可以接入更广泛的网络.张博士指出，你只是不刺激植入电极的神经元.通过电极的远处大脑区域之间的连接也会受到刺激.
迄今为止报告的研究尚未证实因果关系.她杏仁核中伽马能量的爆发可能是间接产生的，也可能是结果，而不是导致她抑郁的原因.例如，由于感到抑郁的可怕症状在她的脑海中涌现而导致的压力越来越大，这很可能会促进杏仁核的神经活动.压力是杏仁核最擅长的.
腹侧纹状体是大脑奖赏回路的枢纽，它会提升神经递质多巴胺的水平，让我们有一种成功的感觉.该电路在性行为、赌博、决策和毒瘾中被激活.许多抑郁症患者用可卡因或酒精自我治疗，一些用于治疗抑郁症的药物通过增加大脑中的多巴胺水平起作用.用于治疗可卡因成瘾以抑制多巴胺产生的欣快感的多巴胺阻断药物可以测试这种刺激如何起作用的可能机制.
使用闭环刺激治疗抑郁症的理由尚不清楚——尤其是考虑到患者需要接受两次脑部手术所涉及的风险以及 30,000 美元的费用，而还有其他风险更低且更实惠的方法.通过监测大脑中异常神经活动触发的闭环刺激已经使用了几十年.这种技术通过在癫痫发作开始时提供电刺激来帮助控制癫痫发作，从而在人们甚至意识到他们即将出现衰弱性癫痫发作之前防止癫痫发作.
但尚不清楚是否需要这种自动闭环刺激来缓解抑郁症或其他改变情绪的精神疾病.根据定义，患者完全意识到抑郁症降临在他们身上.事实上，研究人员得出结论，通过莎拉自己对她一整天的感受的自我报告，杏仁核中伽马能量的升高预示着抑郁症的开始.
当她清醒时，该设备每天跳闸 468 次(大约每 2 分钟一次)，但研究人员将她腹侧纹状体的自动刺激限制为每天 300 次.他们没有在晚上使用该设备，以免干扰她的睡眠.该信号的可靠性是一个问题.
研究人员说，伽马波活动可能是由杏仁核监测的许多其他信号及其参与的其他活动引起的，而不仅仅是抑郁症的下降面纱.与其让设备每天刺激人的大脑 300 次，它可以由人故意触发，并且仅在需要时触发，就像止痛药可以自我给药一样.
通讯作者.凯瑟琳·斯卡诺斯 (Katherine Scagnos) 没有回复就其研究的这些和其他方面发表评论的多次请求.
必须表扬莎拉勇敢地参与这项研究以推进科学并帮助他人.她和她的医生因改变生活的美好结果而得到了回报.用精确电刺激治疗精神障碍的方法对于无法通过药物或手术治疗的疾病，或具有严重副作用风险(例如休克治疗后的记忆丧失)的疾病具有广阔的前景.
但在医学之外，这种方法具有变革性. “与抑郁症共存最难的部分是耻辱感，"莎拉说.精神疾病常常被认为是一种剥夺一个人自我价值的道德缺陷. “这与患有帕金森症的人没有什么不同，"莎拉说.
