研究人员实现在正常生活中以无线方式传输人脑活动

2021年05月04日 00:01 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

美国国立卫生研究院BRAIN计划资助的研究打开了将深层大脑活动和行为联系起来的大门。研究人员现在能够无线记录帕金森病患者大脑活动,然后利用这些信息来调整植入设备提供的刺激。

直接记录深层和表面的大脑活动为研究许多大脑疾病的根本原因提供了独特的视角。然而,到目前为止,技术上的挑战让在受控临床环境中直接记录人脑活动时间相对较短。现在这项研究植入的电极将记录的数据流传到病人佩戴的口袋大小的设备上。然后,这些数据被无线传输到一个平板电脑上,然后通过符合HIPAA安全要求的服务器上传到云端。

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该项目论文现在发表在《自然-生物技术》杂志上,由美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术(BRAIN)计划资助。研究人员表示,这确实是在参与者家庭环境中长时间无线记录人类大脑深层和表面活动的第一个例子,这也是第一个在家里进行的适应性深层脑刺激的演示。

深度脑刺激(DBS)设备被美国食品和药物管理局批准用于管理帕金森病的症状,通过植入一根细线或电极,将电信号送入大脑。2018年,加州大学旧金山分校医学博士Philip Starr的实验室开发了一种自适应版本的DBS,只在需要时根据记录的大脑活动调整其刺激。在这项研究中,斯塔尔博士和他的同事对该植入技术进行了一些额外的改进。

这是第一个允许在许多小时内对整个大脑信号进行连续和直接无线记录的设备。这意味着我们能够在人们进行日常生活的时候进行长时间的全脑记录。这种类型的记录的意义是重大的。通常用于识别帕金森病症状等问题的大脑活动模式(神经特征),传统上是在临床环境下进行短期记录。这项新技术使我们有可能在普通的日常活动中验证这些特征。

长时间记录的另一个好处是,现在可以为个别病人确定大脑活动的明显变化,以预测运动障碍,这使得定制DBS治疗达到了以前不可能实现的水平。现在研究人员能够为每个病人建立一个生物标志物库,可以根据病人的个人需求对每个DBS装置进行编程,其中这包括个性化的刺激程序,随着病人需求在一天中的变化而调整。

现在重要考虑是全天大脑记录的道德含义。从一开始,NIH BRAIN计划就认识到解决与开发和使用记录或调节大脑活动的设备有关的潜在伦理考虑的重要性。例如,NIH BRAIN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,负责向NIH BRAIN计划提供与神经伦理学有关的意见,该领域研究神经科学的伦理、法律和社会影响。在资助神经技术研究的同时,该倡议还资助了关于神经技术进步的伦理影响的研究。

有病人向研究人员表达了对隐私的担忧。尽管研究还没有达到可以从大脑活动记录中区分出特定正常行为的程度,但这是一个绝对合理的担忧。研究人员已经告诉病人,只要他们从事他们希望保持隐私的活动,就可以随意取下他们的可穿戴设备,并关闭大脑记录。

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