Nature Biotechnology：在正常生活活动中无线记录人脑活动

研究人员现在能够无线记录直接测量的帕金森病患者的大脑活动，然后利用这些信息调整植入设备的刺激。

　　

NIH BRAIN initiative资助的研究为将大脑深部活动和行为联系起来打开了大门

研究人员现在能够直接无线记录帕金森氏症患者的大脑活动，然后利用这些信息来调整植入设备的刺激。直接记录深层和表层的大脑活动，为许多大脑疾病的潜在原因提供了一个独特的视角;然而，到目前为止，技术上的挑战将人类大脑的直接记录限制在相对较短的时间内。

该项目发表在《自然生物技术》杂志上，由美国国立卫生研究院的“Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies”(Brain)计划资助。

美国国立卫生研究院大脑计划项目经理Kari Ashmont博士说:“这确实是第一个在参与者的家庭环境中长时间无线记录人类大脑深层和表层活动的例子。”“这也是自适应脑深部刺激在国内的首次展示。”

美国食品和药物管理局批准了深部脑刺激(DBS)设备，通过植入一根细导线或电极向大脑发送电子信号来治疗帕金森病症状。2018年，加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的医学博士菲利普·斯塔尔(Philip Starr)的实验室开发了一种自适应版本的DBS，它只在需要时根据记录的大脑活动调整刺激。在这项研究中，斯塔尔博士和他的同事对植入技术做了一些额外的改进。

斯塔尔博士说:“这是第一个可以连续、直接无线记录整个大脑信号长达数小时的设备。”“这意味着我们能够在人们日常生活中进行长时间的全脑记录。”

这种记录的意义是重大的。通常用来识别诸如帕金森氏症症状等问题的大脑活动模式(神经特征)，传统上是在短时间内在临床环境中记录的。这项新技术使得在日常活动中验证这些签名成为可能。

“如果你希望利用住院记录通过适应性刺激来改变疾病状态，你必须证明它们在现实世界中也是有效的，”斯塔尔博士说。

长时间记录的另一个好处是，可以预测运动障碍的大脑活动(生物标记)的明显变化现在可以被识别为个体患者。Ro 'ee Gilron博士是斯塔尔博士实验室的博士后学者，也是这项研究的第一作者，他解释说，这使得以前无法实现的定制DBS治疗水平成为可能。

“因为我们能够为每个患者建立一个生物标志物库，所以我们现在可以根据患者的个人需求对每个DBS单元进行编程，”Gilron博士说。“这包括个性化的刺激方案，可以适应患者一天中需求的变化。”

需要考虑的一个重要问题是(几乎)全天大脑记录的伦理含义。从一开始，美国国立卫生研究院大脑计划就已经认识到，在开发和使用记录或调节大脑活动的设备时，解决潜在伦理考虑的重要性。例如，NIH脑神经伦理学工作组是一个由神经伦理学和神经科学专家组成的小组，为NIH脑计划提供与神经伦理学相关的输入——神经伦理学是研究神经科学的伦理、法律和社会影响的一个领域。除了资助神经技术研究，该计划还资助神经技术进步的伦理影响研究。

斯塔尔医生说:“有病人向我们咨询隐私问题。”“尽管我们还不能将特定的正常行为与大脑活动记录区分开来，但这绝对是一个合理的担忧。”我们已经告诉患者，无论何时进行他们想要保密的活动，都可以随时摘掉他们的可穿戴设备，并关闭他们的大脑记录。”

这些患者还被邀请参加NIH BRAIN initiative资助的神经伦理学项目，以确定对这项新技术的担忧(mh14860)。此外，选择退出植入计划的个人也接受了采访，了解他们的决定。根据最近的BRAIN 2.0神经伦理学报告的建议，这些信息将用于为未来的项目制定道德准则和协议，以在发现和隐私之间实现健康的平衡。

这项研究的一个意料之外的好处是，因为它几乎不需要在术后与临床医生直接接触，所以它非常适合在COVID-19大流行期间至关重要的社交距离。用于远程患者监控和远程保健的技术最初是为了方便研究对象而设计的，但它们在因COVID-19而被搁置的其他研究项目中有更广泛的应用。

“我们开发和使用的技术沟通和远程工作与我们的病人也可以让那些没有生活接近一个诊所接受在空气的更新他们的设备和远程医疗访问他们的神经学家管理日益复杂的星展银行设备,“Gilron博士说。

在最近的BRAIN 2.0神经科学报告中强调了在自然环境(如家庭)中研究行为的重要性，因为它与神经活动有关。阿什蒙特博士强调，这项研究是朝这个方向迈出的重要一步，它将帮助科学家们不仅理解疾病，还将理解一般行为的神经表征。

这项研究是由美国国立卫生研究院大脑计划(NS100544)资助的。

原文检索：

Gilron, R. et al., “Chronic wireless streaming of invasive neural recordings at home for circuit discovery and adaptive stimulation.” Nature Biotechnology May 3, 2021. DOI: 10.1038/s41587-021-00897-5