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Mol Psychiatry|新突破!宣武医院揭示颅外≥7mA的无创经颅交流电能够直接刺激到脑深部核团

更新时间:2023-12-10 04:50:40点击次数:505次字号:T|T



无创经颅交流电刺激技术是一种无创神经调控技术,对很多神经精神类疾病都有一定疗效,前期研究认为其对慢性失眠、抑郁症等患者有临床效果,但其对脑内电活动的影响和具体作用机制尚属未知。

近日,首都医科大学宣武医院赵国光教授团队在《Molecular Psychiatry》期刊上发表了题为“Evidence of a large current of transcranial alternating current stimulation directly to deep brain regions”的研究论著,该研究在国际上首次揭示了颅外给予刺激电流可以直接刺激到颅内深部核团,也是世界上第一次证明了无创经颅交流电刺激技术直接刺激到海马、杏仁核等颅内深部核团所需的电流强度。


一成果不仅使无创神经调控技术从定性治疗走向了定量治疗,而且为今后物理治疗奠定了新的理论基础,并且为脑疾病的治疗指明了方向。该研究结果具有重要的科学价值,开创了无创神经调控技术的新纪元,使宣武医院成为该研究领域的世界领导者。


颅内深部核团,诸如海马、岛叶、杏仁核,与许多大脑疾病密切相关。

宣武医院先期研究结果显示15 mA无创经颅交流电刺激技术治疗抑郁症和失眠障碍疗效显著。

然而,国际上从未发现或证明在人清醒状态下(即,不影响意识状态下)电流强度直接刺激到大脑深部核团的定量关系。因此,探索不同电流强度刺激脑叶、深部核团的深度和广度,对于研究大脑疾病的机制和精准治疗有着非常重要的意义。

赵国光教授团队长期从事功能神经外科和SEEG脑电的相关研究。研究团队筛查和综合评估了11例药物难治性癫痫(DRE)受试者,并对受试者的海马、岛叶、杏仁核等不同大脑深部重要核团的颅内电极(SEEG)数据进行了大数据分析,随着颅外给予受试者1、3、5、7、9、11、13、15 mA的不同电流强度刺激,分析各深部神经核团局部场电位(LFPs)强度后发现,≥7mA强度的交流电能够直接刺激到每一受试者的双侧海马、双侧岛叶、双侧杏仁核。

图. 脑深部电极以及海马(左,n=8;右,n=7)、岛叶(左,n=6;右,n=4)和杏仁核(左,n=6,右,n=4)的平均局部场电位。图

a、e、i分别位于海马、岛叶和杏仁核的颅内电极。b、f、j为平均局部场电位。以中位数和四分位间距表示,结果显示平均局部场电位分别与海马、岛叶和杏仁核的颅外电流增加呈显著线性相关(均p<0.05)。图c、g、k为平均局部场电位。以平均值和标准差来表示。结果显示随着刺激电流的增加,海马、岛叶和杏仁核的平均局部场电位逐步增大(均p<0.05)。图d、h和l显示在tACS干预后180秒内,海马、岛叶和杏仁核最深触点的局部场电位的肉眼可观察到的变化。所有图都是基于其原始SEEG信号进行标准化的结果。HIP,海马体;L,左;MTG,颞中回;pre-HIP,前海马体;R,右;Sub,受试者;tACS,经颅交流刺激。


文章结论与讨论,启发与展望

该研究首次在人体意识清醒状态下探讨了多大的颅外交流电能够直接刺激到颅内深部如海马、岛叶、杏仁核;为人们未来建立定量刺激颅内特定核团来干预/治疗/调控相关脑区功能和/或疾病提供科学基础。


该结果基本解决了无创经颅交流电领域调控大脑功能领域的基本问题之一:颅外交流电能否直接刺激到颅内脑组织深部核团,如果能,直接刺激到这些核团需要多大刺激能量。该研究为开创无创神经调控定量治疗奠定了理论基础。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41380-023-02150-8


第一作者:单永治,首都医科大学宣武医院神经外科主任医师、教授。奥地利维也纳大学总医院神经外科访问学者,现任国家神经外科机器人专委会常委、秘书长,世界华人神经外科医师协会放射神经外科专家委员会常委。中华医学会中国抗癫痫协会神经调控专委会委员,癫痫手术技术与术前评估协作组委员,北京中枢神经系统肿瘤学组委员。


共同第一作者:王红星博士,首都医科大学宣武医院神经内科主任医师、教授。北京神经科学学会睡眠障碍与调控专委会主任委员,中国睡眠研究会神经调控专业委员会常务委员等。聚焦经颅交流电刺激干预脑疾病的临床与基础研究。近5年以第一或/和通讯作者在Psychother Psychosom、Brain、Psychol Med、Mol Psychiatry等领域国际知名期刊发表。Google scholar论文被引2000余次,作为核心成员制定了国际临床测量学标准,主持研制神经调控装置获专利4项,成果转化1项。其中,2篇论文是“ESI高被引论文”,2篇论著被第三方评为领域2020年度高价值论文TOP100中的第3和44位,2篇论著被国际期刊专门述评,1篇被Brain作为2022年第1期的Editor’s Choice推荐文章,完成了系统性创新工作。


张广浩,中国科学院电工研究所生物电磁学北京市重点实验室副研究员,中国神经科学学会会员,主要研究方向为生物电磁技术。主持十四五国家重点研发计划课题一项,国家自然科学基金项目两项。发表论文10余篇,第一发明人授权发明专利10项。


末位通讯作者赵国光简介:赵国光教授团队长期从事立体定向与脑功能性疾病的临床与基础研究,以及相关的脑网络科学研究。团队组建了人工智能脑网络实验室、类脑智能临床转化研究中心、中美共建脑连接组学实验室、光遗传神经环路实验室等,开展脑机接口、脑电解码、人工智能及脑连接组学研究。拥有科技创新领军人才1名,北京市科技新星2名,市级十百千人才2名,215学科带头人及骨干1名,青苗人才2名。主持“科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目研究”及其他国家级重点攻关计划4项,其他国家级课题共15项,在Lancet Public Health、Nat Commun、Alzheimers Dement、Sci Bull、Hum Brain Mapp等专业期刊发表论文80余篇,主编或主译著作5部,发明专利4项。所在中心是中国抗癫痫协会“全国癫痫中心”、“国家神经外科手术机器人应用示范项目培训基地”。获北京市科技进步奖一等奖1项、中华医学科技奖一等奖1项。


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