帕金森病影响着全球约1000万人，主要由大脑深层区域负责控制运动的多巴胺产生神经元进行性退变引起的，这些神经功能退化也会引起非运动症状，影响情绪、睡眠等。脑深部电刺激（DBS）是中晚期帕金森病的有效治疗方式之一，通过在大脑特定位置植入电极、传递电信号来缓解症状，类似于大脑中的起搏器。然而，传统DBS的刺激水平是恒定的，无法根据临床和神经状态的波动来动态调整刺激强度。针对这一挑战，自适应脑深部电刺激（aDBS）技术应运而生，aDBS能够基于直接来自大脑的数据，并通过机器学习来实时调整刺激强度。

近日，由美国国立卫生研究院（NIH）支持的一项小型可行性研究发现，aDBS可以为帕金森病患者提供更有效的症状控制，最困扰的症状改善了约50%。

截图来源：Nature Medicine

这一项目是加州大学旧金山分校（UCSF）运动障碍和神经调节诊所联合主任Philip Starr博士团队多年来的工作成果。在2018年，其团队报告了一种aDBS系统的开发成果，并在后续研究中识别了与运动和非运动症状相关的独特脑电波变化。

此次发表的成果是一项盲法随机交叉试点试验，旨在确定帕金森病患者特定运动体征的神经相关性，以及使用这些信号驱动aDBS的可行性。研究招募了4名接受过DBS治疗运动波动症状的男性帕金森病患者，在既往DBS治疗过程中，最困扰他们的症状通常是不自主的运动，或是在自己想活动时难以“启动”。

研究初期的目的主要是收集这些患者在日常生活中的大脑活动数据，以便对aBDS进行算法训练，比如确定患者不同多巴胺能状态下所需要的刺激强度变化，同时避免实时刺激强度的调整额外影响到其他症状。研究团队识别到，协调运动的两个大脑区域——丘脑底核（STN）和运动皮层收到刺激后所诱发的伽马振荡与这些患者多巴胺能状态波动和运动体征高度相关，通过精确调节这些信号，从而帮助患者更精准控制症状。

算法训练完成后，这些患者的DBS治疗将在传统模式和aDBS两种模式之间来回切换，为期2-3个月，每2-7天切换一次，以比较两种模式的疗效。数据显示，与传统DBS相比，aDBS使每位参与者最困扰的症状改善了约50%。值得注意的是，尽管这些患者在任何时候都没有被告知他们正在接受的DBS治疗是传统模式还是自适应模式，但有3名患者往往能够猜出他们何时接受了aDBS治疗，因为症状改善非常明显。

“这项研究标志着我们在开发DBS系统以适应个体患者实时需求方面迈出了一大步。aDBS可以控制残留症状而不会加重其他症状，有助于改善帕金森病患者的生活质量。”NIH“创新神经技术促进脑研究”（Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologie）项目主任Megan Frankowski博士说道。

目前，科学家正在开发类似的aDBS疗法，用于治疗多种神经系统疾病。“aDBS对患者有着深远的影响，不仅有潜力治疗帕金森病，也有望用于抑郁症和强迫症等精神疾病的治疗。”Starr博士表示，“我们正处于神经刺激疗法新时代的开端。”

参考资料

[1] Oehrn, C.R., Cernera, S., Hammer, L.H. et al., (2024). Chronic adaptive deep brain stimulation versus conventional stimulation in Parkinson’s disease: a blinded randomized feasibility trial. Nat Med, DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-024-03196-z

[2] Self-adjusting brain pacemaker may help reduce Parkinson’s disease symptoms. Retrieved August 26, 2024 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1054621

[3] Taming Parkinson's disease with self-adjusting brain pacemakers. Retrieved August 26, 2024 from https://medicalxpress.com/news/2024-08-parkinson-disease-adjusting-brain-pacemakers.html