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为什么神经元样植入物可以治疗阿尔茨海默病或创伤后应激障碍

秒速飞艇官网植入大脑的电极有助于缓解与帕金森病相关的侵袭性震颤等症状。但目前的探针由于其尺寸和不灵活性而面临限制。“大脑湿软,这些植入物很僵硬,”Shaun Patel说。大约四年前,当他发现Charles M. Lieber的超灵活替代品时,他看到了脑机界面的未来。

最近在自然生物技术公司发表的名为“精密电子医学”的视角中,帕特尔,哈佛医学院和麻省总医院的教员,以及约书亚和贝丝弗里德曼大学教授利伯认为,神经科技正处于重大文艺复兴。纵观历史,科学家们已经模糊了学科界限,以解决比个别领域更大的问题。例如,人类基因组计划召集了国际科学家团队,以比其他方式更快地绘制人类基因图谱。

“下一个前沿实际上是人类认知与机器的融合,”帕特尔说。他和利伯认为网状电子设备是这些机器的基础,这是一种为与大脑相关的任何事物设计个性化电子治疗的方法。

帕特尔说:“从根本上说,一切都体现在大脑中。一切。你所有的想法,你的看法,任何类型的疾病。”

秒速飞艇官网科学家可以确定决策,学习和情绪起源的大脑的一般区域,但追踪特定神经元的行为仍然是一个挑战。现在,当大脑的复杂电路由于精神疾病(如成瘾或强迫症),神经退行性疾病如帕金森氏症或阿尔茨海默氏症,甚至自然衰老而开始出现行为不端或退化时,患者只有两种选择进行医疗干预:药物,或者当那些失败的植入电极。

像左旋多巴这样的药物可以平息震颤,阻止帕金森氏症患者进行穿着和进食等简单任务。但是因为药物影响的不仅仅是它们的目标,甚至常见的左旋多巴副作用也很严重,从恶心到抑郁到心律异常。

当药物不再起作用时,FDA批准的电极可通过深部脑刺激提供缓解。像起搏器一样,锁骨下面的电池组会向两个脑部植入物发送自动电脉冲。利伯说每个电极“看起来像一支铅笔。它很大。”

在植入期间,帕金森病患者处于清醒状态,因此外科医生可以校准电脉冲。拨电,震动平静。“几乎立刻,你可以看到这个人重新控制自己的四肢,”帕特尔说。“这让我大吃一惊。”

但是,与L-多巴一样,大电极比预期目标刺激更多,有时会导致严重的副作用,如语言障碍。并且,随着时间的推移,大脑的免疫系统将僵硬的植入物视为异物:神经免疫细胞(神经胶质细胞)吞噬了感知的入侵者,取代甚至杀死神经元并降低了设备维持治疗的能力。

秒速飞艇官网相比之下,利伯的网状电子设备几乎不会引起免疫反应。通过与相同神经元的紧密,长期接近,植入物可以收集关于个体神经元如何随时间通信的强大数据,或者在神经障碍的情况下,无法进行通信。最终,这种技术可以跟踪具体的神经亚型如何说话,所有这些都可以导致更清晰,更精确的大脑通信网络图。

使用更高分辨率的目标,未来的电极可以更高精度地起作用,消除不必要的副作用如果发生这种情况,帕特尔说,他们可以调整治疗任何神经系统疾病。并且,与目前的电极不同,利伯已经展示了他们自己的一个有价值的技巧:他们鼓励神经迁移,可能将新生神经元引导到受损区域,如中风产生的口袋。

“它的潜力很大,”帕特尔说。“在我看来,我从晶体管或电信开始的层面看到了这一点。”

潜力超出治疗范围:自适应电极可以提高对假肢甚至瘫痪肢体的控制。随着时间的推移,它们可以像神经替代品一样,替换损坏的电路,重新建立破碎的通信网络,并根据实时反馈重新校准。“如果你能够以精确和长期的方式实际互动,并提供反馈信息,”利伯说,“你可以像大脑在自身内部沟通一样真正地与大脑沟通。”

一些主要的技术公司也渴望支持脑机接口。有些人,比如Elon Musk的Neuralink,计划给瘫痪的病人提供用他们的思想工作的电脑的能力,他们专注于辅助应用。其他人有更广泛的计划:Facebook希望人们通过对单词进行成像来发短信,Brian Johnson的内核希望提高认知能力。

在他的博士后研究期间,帕特尔看到了短暂的电脉冲 - 不超过500毫秒的刺激 - 可以控制一个人做出安全或冲动决定的能力。经过一点点努力后,几乎总是选择风险投注的受试者选择了安全选项。“你根本不知道它发生了,”帕特尔说。“你没有意识到它。这超出了你的意识。”

秒速飞艇官网这种权力要求进行严格的道德审查。对于努力对抗成瘾或强迫症的人来说,外部脉冲调节器可以显着改善他们的生活质量。但是,运营这些监管机构的公司可以访问其客户最个人的数据 - 他们的想法。而且,如果出售增强型学习和记忆,谁能买到更好的大脑?“如果你想要创造一个超人,那么人们确实需要对所涉及的道德有点小心,”利伯说。

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