植入微型線圈，治療抑郁癥

 用植入大腦的微型線圈施加磁場刺激，可以治療某些精神疾病。
對神經(jīng)學(xué)家和醫(yī)學(xué)專家們來說，大腦入侵（brain hacking）是醫(yī)學(xué)研究中非常前沿的領(lǐng)域。如果能地控制人腦860億神經(jīng)元，也許能更好地發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元細(xì)胞是如何協(xié)作共事，支配身體和個(gè)人行為的。這些“大腦黑客”們通常將大腦比作電腦操作系統(tǒng)的控制面板，通過安裝或卸載補(bǔ)?。ā凹せ睢被颉皟鼋Y(jié)”部分細(xì)胞）可以修復(fù)系統(tǒng)漏洞（治療癲癇和抑郁等精神疾病）。

但激活特定的神經(jīng)元細(xì)胞并不容易。經(jīng)典的神經(jīng)刺激技術(shù)是運(yùn)用植入式金屬電極在腦細(xì)胞周圍產(chǎn)生電流，這種方法會(huì)激活較大區(qū)域內(nèi)的神經(jīng)元，且傷口愈合形成的組織將逐漸包裹電極隔絕電流?，F(xiàn)在，也有研究人員嘗試?yán)霉膺z傳學(xué)的新技術(shù)，通過閃光來控制細(xì)胞，但怎樣將光線傳入大腦卻是現(xiàn)在面臨的技術(shù)難題。
可植入的微型“電磁線圈”讓科學(xué)家們看到了新希望。絕緣線圈中的電流能夠產(chǎn)生磁場，通過電磁感應(yīng)刺激神經(jīng)元細(xì)胞。科學(xué)家可以根據(jù)自己的意圖改變電磁場區(qū)域的形狀，從而激發(fā)目標(biāo)區(qū)域的細(xì)胞。另外，磁場可以輕松穿透結(jié)痂的組織。

在某些方面，這項(xiàng)技術(shù)類似用于治療抑郁癥的磁場療法。在進(jìn)行經(jīng)顱電刺激（transcranial magnetic stimulation，TMS）時(shí)，病人頭戴的大線圈刺激了調(diào)解情緒的腦神經(jīng)元。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院（Harvard Medical School）的Shelley Fried正在他的神經(jīng)修復(fù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展一項(xiàng)新研究，他表示：“TMS受歡迎的主要原因之一是它并不需要損傷人體細(xì)胞，但目前為止，依然很難辦到精確地刺激神經(jīng)元。”
Fried說，神經(jīng)學(xué)家們一直認(rèn)為如果植入的線圈過小，產(chǎn)生的磁場很難達(dá)到刺激神經(jīng)元的強(qiáng)度。但是，他們團(tuán)隊(duì)的研究成果推翻了這一傳統(tǒng)理論。
研究人員采用微制造技術(shù)，以硅和銅為原材料制造出僅有100微米粗細(xì)的電磁線圈（大約為頭發(fā)絲直徑的2倍，與植入式電極相近）。在他們的展示中，這些由微細(xì)銅絲纏繞形成的線圈能在端部產(chǎn)生足夠強(qiáng)的磁場。在大腦皮層沿縱向神經(jīng)元植入探針，就能讓線圈端部產(chǎn)生的磁場刺激該部位神經(jīng)元，而不干擾從其他部位延伸過來的橫向神經(jīng)束。

Fried和同事在《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表的文章詳細(xì)描述了微型線圈。他們以被麻醉后的小鼠為對象，測試了這套裝置。團(tuán)隊(duì)的研究人員將微型線圈植入到控制腮部的大腦運(yùn)動(dòng)皮層，向線圈通電從而使腮部抽搐。
有業(yè)內(nèi)的內(nèi)專家也稱贊這套線圈體積小巧作用范圍，但是，也對這些優(yōu)點(diǎn)能否在實(shí)際醫(yī)療中發(fā)揮作用提出了質(zhì)疑。Harbaljit Sohal是紐約州長島曼哈西特（Manhasset）范因斯坦醫(yī)學(xué)研究院（Feinstein Institute for Medical Research）的一位研究員，他曾采用微制造技術(shù)研制出了可植入神經(jīng)系統(tǒng)的柔性電極。他表示：“大腦在刺激下的反應(yīng)是衡量刺激方法和手段的有效標(biāo)準(zhǔn)，與電刺激相比，磁場刺激并沒有產(chǎn)生不同的反應(yīng)。除非這項(xiàng)新技術(shù)明顯具有優(yōu)越性，否則很難取代現(xiàn)有的電刺激技術(shù)?！?
Fried回應(yīng)稱，微型線圈適用于對刺激精度要求很高的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，比如視覺假體。據(jù)Fried介紹，這類研究已經(jīng)有了不錯(cuò)的進(jìn)展：在16年10月，Second Sight 公司已經(jīng)完成了首例人體試驗(yàn)，將視覺模擬器植入盲人大腦的視覺皮層。通過刺激該皮質(zhì)層的不同區(qū)域，將視界內(nèi)的圖像信息傳輸給大腦。他說：“如果對視覺皮層區(qū)域不加以區(qū)分而同時(shí)刺激，側(cè)大腦中很難形成清晰的影像?！?
他還以腦機(jī)接口（brain-computer interface，BCI）系統(tǒng)為例，介紹其中的感官反饋可使人類用意念操控機(jī)器假肢或機(jī)械外骨骼。要讓一個(gè)癱瘓病人用意念操縱機(jī)器手臂抓起水杯，不僅僅需要植入電極來記錄大腦運(yùn)動(dòng)皮層發(fā)出的行動(dòng)指令，還需要植入微型線圈向大腦傳輸金屬手指的觸覺反饋?！笆褂谜卟粌H要使手指握住合適的位置，還要增加抓握的力道，”Fried說。微型線圈能夠向大腦發(fā)送不同的信號，從而傳輸上述不同信息。
哈佛大學(xué)研究人員下一步將以猴子為對象進(jìn)行研究，嘗試在猴子清醒時(shí)用微型線圈刺激特定區(qū)域的神經(jīng)元。他們還將在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)微型線圈作用于人類大腦組織切片的效果。
原文鏈接：http：//spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/tiny-implantable-microcoils-in-the-brain-activate-neurons-via-magnetic-fields