深部脑刺激（DBS）已显示出在治疗帕金森氏症等疾病方面的潜力。如今，科学家正利用这项技术来“窃听”出现问题的神经回路，从而更深入地理解疾病机制并优化治疗。

对Frank Donobedian来说，静坐是一项挑战。在斯坦福大学实验室，他被要求静坐3分钟，控制颤抖的四肢——这是帕金森氏症的典型症状。他的大脑中植入了新型DBS装置，不仅能释放电流，还能记录神经信号。研究人员通过临时关闭刺激，利用电极记录与颤抖、动作迟缓和僵硬相关的异常神经模式。

这种长期记录数据的能力至关重要。传统上，这些数据仅在手术中短暂获取。Donobedian体内的设备让科学家开始理解不健康神经网络在不同疾病中的表现，以及DBS的实际工作机制。埃默里大学神经学家Helen Mayberg指出：“每种疾病各有不同，单一措施不能全部适用。新技术将推动该领域呈指数级进展。”

DBS的历史与机制

DBS的历史可追溯至20世纪60年代，当时帕金森氏症通过手术破坏特定脑区治疗。后来，快速电脉冲传递到基底神经节能显著缓解颤抖。到80年代末，长期脑刺激成为手术替代疗法，并获FDA批准用于帕金森氏症。然而，DBS背后的生物机制仍不明确。佛罗里达大学神经科学家Michael Okun表示：“过去10-20年我们做了很多猜测，但准确知道其工作原理为时过早。”

已知DBS不模仿自然神经信号：高频脉冲（通常130-185赫兹）远超自然频率（1-100赫兹），且每次脉冲强度远高于神经元正常活动。它似乎不产生永久变化：启动电流立即缓解症状，但关闭后数秒至几分钟症状复发。DBS也无法阻止疾病进展，患者可能死于认知退化等未治疗症状。

研究显示，DBS通过扰乱病理信号在多个脑区的异常振荡来发挥作用。凯斯西保留地大学生物医学工程师Cameron McIntyre说：“过去5年，这是一个重要领悟。”这推动了美国脑创新计划和欧盟人类大脑工程等大型项目。

聚焦技巧：个性化DBS

Mayberg团队使用DBS治疗难治性抑郁症，靶向亚属扣带回。在150例患者中，40%-60%症状缓解。通过脑成像绘制神经纤维网络，他们发现电极位置毫米级差异直接影响疗效。新型植入设备能记录神经信号，帮助优化刺激参数。Bronte-Stewart说：“不同频率对不同功能有更好效果。”

在Donobedian的案例中，神经科医生Camilla Kilbane花费半小时调整刺激设置。她使用无线电设备控制植入胸部的脉冲发生器，通过皮下绝缘线发送电脉冲到脑部。通过调节电压，她逐步锁定优化设定，但左腿仍顽固颤抖。Bronte-Stewart指出，可能不存在单一“优化”参数。

智能刺激：闭合回路技术

随着数据积累，制造商开始开发闭合回路技术。2013年，FDA批准了首个用于难治性癫痫的闭合回路神经刺激器（NeuroPace公司）。该设备监测异常活动并发出电流脉冲预防发作。但癫痫相对简单，帕金森氏症更复杂。牛津大学Peter Brown在2013年发表了首个帕金森氏症闭合回路DBS实验室成果：选择性刺激仅在检测到异常脑节律时触发，改善症状近30%。

DARPA于2013年启动为期5年、耗资7000万美元的项目，支持新奇脑刺激设备研发，旨在治疗创伤后应激障碍、焦虑和创伤性脑损伤等疾病。

Donobedian表示愿意参与研究：“如果有机会不用付出太多努力就能有所回报，我乐意提供帮助。”

原文检索：Helen Shen. Neuroscience: Tuning the brain. Nature, 20 March 2014; doi:10.1038/507290a