張靜

2011年中國完成了真正意義上的首例植物人腦起搏器植入手術，當時美國已經有1萬多例腦起搏器植入手術，但經過植入的植物人喚醒率只有25%～30%。

? ? 外科醫(yī)生將電極深深植入一位嚴重受傷的病人的大腦，試圖刺激新的大腦活動

“人類對大腦的認識依然存在局限，為什么能通過腦起搏器對大腦中樞神經的干預來治療疾病，我們的認識也在深入中”，清華大學神經調控技術國家工程實驗室主任李路明說。

科學家們一直在探尋意識到底是由大腦中的什么位置在控制。盡管埃隆·馬斯克的腦機接口是一項令人驚奇的技術突破，但是人類仍然沒有找到可靠地大腦運作方式模型。大腦意識從何而來？這個問題的答案或許能最終治療那些常年昏迷的人們。

近日，威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員發(fā)現，如果對丘腦中的一塊幾毫米大小的區(qū)域進行適當刺激，能喚醒昏迷的猴子。他們的研究成果“Thalamus Modulates Consciousness vlaLayer-Specifc Control of Cortex”發(fā)表在Neuron上。

他們發(fā)現，穩(wěn)定麻醉狀態(tài)下，刺激中央外側丘腦能把猴子叫醒，丘腦和深層皮層的興奮與意識水平相關，意識依賴于前饋、反饋和柱間信號。

研究人員在猴子的腦中植入電極，一次可記錄多個大腦區(qū)域的活動。通過研究動物在清醒、睡眠和麻醉時的狀態(tài)，他們最終把疑似與意識有關的區(qū)域精確鎖定到了丘腦中的一個區(qū)域，該區(qū)域寬度為1毫米～1.5毫米，深度3毫米～4毫米，稱為中央外側丘腦（CL）。

之后，研究人員使用DBS技術（deep brainstimulation），用更小的電極精準地將電脈沖傳遞到CL。DBS療法目前主要用于治療帕金森等疾病，但在治療昏迷患者中僅對少數人有效。

他們設計了與CL形狀相似的電極，用電極間歇刺激。此外，他們的電脈沖頻率是普通DBS電流的一半，也就是50Hz。“在開始刺激的兩秒鐘內，動物開始睜開眼睛，進行身體運動并有目的地伸手?！薄氨M管連續(xù)不斷地施用相對大劑量的麻醉劑，但動物仍然環(huán)顧四周，就好像它是正常從麻醉中醒來的?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、威斯康星大學麥迪遜分校的心理學助理教授Yuri Saalmann說。

刺激停止后，猴子在幾秒內又回到無意識狀態(tài)?！拔覀儼l(fā)現，當我們刺激這個小小的大腦區(qū)域時，我們可以喚醒動物并恢復清醒時在皮質中看到的所有神經活動。它們的行為就像醒著一樣。當我們關閉刺激時，這些動物立刻變得失去知覺”，Saalmann說，“這是一個高難度的目標區(qū)域?！钡沁@能解釋為什么只有少數意識障礙患者受益于DBS。而大多數人不能。

研究人員希望這一發(fā)現可能能夠幫助患有“意識障礙”的人。更重要的是，麻醉師可以利用這些發(fā)現來密切關注患者是否處于適當的狀態(tài)以及何時開始醒來，從而避免了一些罕見的、但具有創(chuàng)傷性的手術實驗。

之后，研究人員打算進行更多的動物實驗，測試能否讓猴子有更長的意識完成某些任務，比如玩視頻游戲。更多實驗之后，希望能將這種方法應用于昏迷患者的臨床試驗中。（摘自美《深科技》）（編輯/華生）