研究人員實現在正常生活中以無線方式傳輸人腦活動
美國國立衛生研究院BRAIN計劃資助的研究打開了將深層大腦活動和行為聯繫起來的大門。研究人員現在能夠無線記錄帕金森病患者大腦活動,然後利用這些信息來調整植入設備提供的刺激。
直接記錄深層和表面的大腦活動為研究許多大腦疾病的根本原因提供了獨特的視角。然而,到目前為止,技術上的挑戰讓在受控臨床環境中直接記錄人腦活動時間相對較短。現在這項研究植入的電極將記錄的數據流傳到病人佩戴的口袋大小的設備上。然後,這些數據被無線傳輸到一個平板電腦上,然後通過符合HIPAA安全要求的服務器上傳到雲端。
該項目論文現在發表在《自然-生物技術》雜誌上,由美國國立衛生研究院通過推進創新神經技術(BRAIN)計劃資助。研究人員表示,這確實是在參與者家庭環境中長時間無線記錄人類大腦深層和表面活動的第一個例子,這也是第一個在家裡進行的適應性深層腦刺激的演示。
深度腦刺激(DBS)設備被美國食品和藥物管理局批准用於管理帕金森病的症狀,通過植入一根細線或電極,將電信號送入大腦。2018年,加州大學舊金山分校醫學博士Philip Starr的實驗室開發了一種自適應版本的DBS,只在需要時根據記錄的大腦活動調整其刺激。在這項研究中,斯塔爾博士和他的同事對該植入技術進行了一些額外的改進。
這是第一個允許在許多小時內對整個大腦信號進行連續和直接無線記錄的設備。這意味著我們能夠在人們進行日常生活的時候進行長時間的全腦記錄。這種類型的記錄的意義是重大的。通常用於識別帕金森病症狀等問題的大腦活動模式(神經特徵),傳統上是在臨床環境下進行短期記錄。這項新技術使我們有可能在普通的日常活動中驗證這些特徵。
長時間記錄的另一個好處是,現在可以為個別病人確定大腦活動的明顯變化,以預測運動障礙,這使得定制DBS治療達到了以前不可能實現的水平。現在研究人員能夠為每個病人建立一個生物標誌物庫,可以根據病人的個人需求對每個DBS裝置進行編程,其中這包括個性化的刺激程序,隨著病人需求在一天中的變化而調整。
現在重要考慮是全天大腦記錄的道德含義。從一開始,NIH BRAIN計劃就認識到解決與開發和使用記錄或調節大腦活動的設備有關的潛在倫理考慮的重要性。例如,NIH BRAIN神經倫理學工作組是一個由神經倫理學和神經科學專家組成的小組,負責向NIH BRAIN計劃提供與神經倫理學有關的意見,該領域研究神經科學的倫理、法律和社會影響。在資助神經技術研究的同時,該倡議還資助了關於神經技術進步的倫理影響的研究。
有病人向研究人員表達了對隱私的擔憂。儘管研究還沒有達到可以從大腦活動記錄中區分出特定正常行為的程度,但這是一個絕對合理的擔憂。研究人員已經告訴病人,只要他們從事他們希望保持隱私的活動,就可以隨意取下他們的可穿戴設備,並關閉大腦記錄。