美军方支持利用脑植入装置调控心智能力

有没有想过,如果癫痫、抑郁、阿尔茨海默症和创伤后应激障碍(Post-traumatic Stress Disorder,PTSD)等不同类型脑疾病最终的治疗方案并非是口服药物或者谈话疗法,而是某种类型的植入装置呢?


深部脑刺激(Deep-brain Stimulation,DBS)已经用于帕金森氏病的治疗。基于相同的机制,研究人员正在探索是否类似的装置、或者新一代植入装置能够帮助其他复杂神经精神疾病患者?


当前,在BRAIN计划的资助下,有若干项目正在专注研发新一代脑植入装置。其中有两个代表性项目:一是“重建主动式记忆”计划(Restoring Active Memory,RAM),其目的是利用植入装置增强遭受创伤后脑外伤(Traumatic Brain Injury,TBI)的士兵的记忆能力。二是“系统化神经技术新兴疗法”(Systems Based Neurotechnology for Emerging Therapies,SUBNETS),该项目正在开发可以治疗PTSD、慢性痛和焦虑的植入装置。


可以预计的是,这些装置在正式走入临床之时会面临很多困难。对于任何特定疾病而言,哪种神经细胞才是问题所在?怎样才能正确地设置刺激或者脑芯片参数?何种材料能与脑组织和谐共处?植入装置能否做成无线并且小巧到什么程度才能塞进颅骨?


相关研究目前已经进入被称为“情感脑机界面”(Affective Brain-Computer Interfaces)的领域,也就是正在研发能够操控情绪的新一代脑刺激装置,有望实现对患者想法和愿望的直接控制,并最终改变个体感受。


近期,科维理基金会(Kavli Foundation)请来三位该领域内代表性科学家,分别是埃默里大学(Emory University)医学院精神病学系教授Helen Mayberg、宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)神经工程与治疗方向教授Brian Litt和加州大学伯克利分校(University of California-Berkeley)电气工程与神经科学方向教授Jose Carmena,就相关进展进行讨论,其中两位刚刚参加了最近有关BRAIN成果如何在临床运用的研讨会。整理后的会议记录请见正文后第一个链接。


关于“重建主动式记忆”计划(Restoring Active Memory)


RAM计划由美国国防高等研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)资助。DARPA一直致力于寻找开发人类超级学习法(Super Learning)和提高记忆能力的方法。RAM计划源自DARPA的生物技术项目,聚焦于探索神经系统内的“replay”现象在记忆的形成和提取中的角色,其目的是研发通过电刺激大脑来改善记忆能力的可充分植入的装置,开发帮助个体更好地回忆起具体事件和已经掌握的技能的方法。其中长达2年的基础研究项目主要专注于开发能够确定哪一个脑区在记忆的形成和提取中发挥重要作用的创新方法,在实际中运用相关知识,从根本上提高学习和记忆能力。


RAM计划最初的目标人群是现役军人、从战场返回的退伍军人以及其他创伤性脑外伤或者脑疾病导致的记忆能力受损的患者,针对这部分人群开发并测试无线的、可植入的神经假体(Neuroprosthetics)。从长远来看,这些治疗技术将使包括阿尔茨海默症等在内的相当广泛的疾病患者获益。


DARPA选择了加州大学洛杉矶分校和宾夕法尼亚大学等几所大学牵头RAM计划。关于系统化神经技术新兴疗法(Systems Based Neurotechnology for Emerging Therapies)


SUBNETS同样由DARPA资助。DARPA一直致力于探索对于复杂的、系统化脑疾病的全新理解。DARPA于2013年10月提出SUBNETS计划,其主要目标是向神经精神疾病和神经系统疾病患者提供可实现精确治疗的平台技术(Platform Technology),目标人群为饱受心理疾病困扰的退伍军人和现役军人。


有相当数量的心理疾病患者并不能从当前的药物治疗和心理治疗中获益,因此军队转向开发神经装置。针对上述患者,SUBNETS将综合利用神经记录技术和神经刺激技术来探索被神经精神疾病侵扰的大脑网络,在检测确认之后,向大脑发射精准信号,进而实现对心智状态的调控。2014年5月,DARPA与麻省总医院(Massachusetts General Hospital)和加州大学旧金ft分校(University of California, San Francisco,UCSF)签约,合作开发能够治疗包括成瘾、抑郁和边缘型人格障碍等在内的七种精神疾病的大脑电子植入装置。根据合同,UCSF收到多达2600万美元,而麻省总医院则收到高达3千万美元。该项目同时得到包括美敦力(Medtronic)在内的众多公司的技术支持。


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