?Flyazure / 2023 EPFL
使用一种新的非侵入性脑刺激技术，EPFL的科学家们表明，有可能增强大脑深层结构的活动并改善运动学习。这项研究为脑部疾病的非侵入性治疗开辟了新的途径。
视频:哈默尔实验室显示老年人运动学习能力的提高脑深部区(纹状体)的无创神经调节。这是人类第一次成功地非侵入性地局部到达深部脑结构。来源:Mohesh Mohan
越来越多的神经治疗开始依赖于神经调节，这是一种利用有针对性的电刺激或化学药物来改变大脑和身体中特定神经部位活动的技术。刺激大脑进行神经调节对于提高我们对其工作原理的理解也至关重要。通过直接影响神经元活动和回路，研究人员可以研究大脑活动和行为之间的因果关系，并在各种神经和精神疾病的背景下揭示神经可塑性，学习和记忆的奥秘。
非侵入性脑深部刺激技术为中风、痴呆和创伤性脑损伤等核心神经和精神疾病提供了新的治疗干预手段。但是，尽管脑深部结构对治疗这些疾病很重要，传统的非侵入性脑刺激方法无法在不影响整个覆盖皮层的情况下到达它们。这意味着针对核心深部脑结构的介入治疗目前仅限于侵入性技术。
现在，由麻省理工学院生命科学学院临床神经工程主任Friedhelm Hummel领导的科学家们已经实施了一种名为“经颅颞叶干扰电刺激”(tTIS)的新技术，用于人类的非侵入性神经调节，成功地针对深部结构并增强健康老年人的运动技能学习。这项研究由第一作者Maximilian J. Wessel和Elena Beanato发表在《自然神经科学》杂志上。
科学家们将计算模型、功能磁共振成像研究和行为评估结合起来，首次表明tTIS可以专门调节大脑深处一个叫做纹状体的区域，纹状体是运动控制和学习的中央处理中心。与其他深层神经调节技术不同，tTIS无需侵入性手术即可到达纹状体。
韦塞尔和比纳托说:“我们专注于学习，因为它对于在生活中不断获得技能和从运动障碍中恢复至关重要。”
科学家们以一种特定的模式(“θ波爆发”)应用电脉冲来调节人类受试者的大脑活动。这种模式已被证明可以诱导神经兴奋性和神经可塑性的变化，在认知增强和神经康复方面具有很大的应用潜力。
脉冲tTIS显示纹状体及其相关运动网络的活动增加。有趣的是，健康的老年参与者，他们的自然学习技能通常比年轻人低，在运动表现上表现出更明显的刺激效果。这表明tTIS可以特别改善运动功能受损人群的学习能力。
“这是第一次，在人类身上，证明了非侵入性和局部纹状体神经调节的可能性，并增强了各自的行为，”Hummel说。
tTIS的非侵入性及其选择性调节大脑深层结构而不影响上皮层或其他功能区域的能力使其成为神经科学研究中令人兴奋的新工具。它还为深部纹状体结构起关键作用的脑部疾病(如痴呆、成瘾或中风)的创新非侵入性治疗策略奠定了基础。
其他贡献者
维尔茨堡大学医院，鲁汶天主教大学，苏黎世联邦理工学院，苏黎世神经科学中心，萨里大学，锡安医院(瑞士)，伦敦帝国理工学院，IT'IS基金会，日内瓦大学医学院，英国痴呆症研究所
