研究创造了追踪大脑实时化学变化的工具

梅奥诊所的研究人员发现了一种新的方法来监测接受深度脑刺激(DBS)的患者大脑中的实时化学变化。这一突破性的发现将帮助医生更有效地使用脑起搏器治疗帕金森病、抑郁症和图雷特综合症等脑部疾病。研究结果发表在该杂志上梅奥诊所论文集。

记者:如需多媒体资源，包括震颤患者接受DBS的视频，请访问梅奥诊所新闻网。

研究人员希望利用这一发现来创建一个DBS系统，可以立即对化学变化在大脑里。帕金森病,图雷特综合症抑郁症都与大脑中神经化学物质的过剩或缺乏有关。我们的想法是监控这些神经化学物质并将其调整到适当的水平。

“我们可以了解DBS、神经化学刺激或其他刺激可以释放什么神经化学物质。我们基本上可以了解大脑是如何工作的，”作者、梅奥诊所神经外科的su - youe Chang博士说。随着研究人员更好地了解大脑是如何工作的，他们可以预测变化，并在这些变化破坏大脑功能之前做出反应。

研究人员观察了神经递质的实时变化腺苷在接受深部脑刺激的震颤患者的大脑中。神经递质，比如多巴胺血清素是一种将信号从神经元传递到大脑的化学物质靶细胞穿过一个突触。

研究小组使用快速扫描循环伏安法(FSCV)来量化患者在治疗过程中释放的腺苷浓度深部脑刺激。这些数据是通过无线瞬时神经递质浓度传感器记录的，这是一种植入患者大脑的小型无线神经化学传感器。该传感器与FSCV相结合，扫描神经递质，并将信息转换到手术室的笔记本电脑上。该传感器此前在脑组织测试中发现了神经递质血清素和多巴胺。这是研究人员首次在患者身上使用这种技术。

震动是一种视觉线索，表明这项技术正在起作用;研究人员怀疑腺苷在减少震颤中起着作用。

研究人员还希望了解更多没有这种外在表现的情况。

“我们不能像观察颤抖一样观察疼痛，”梅奥诊所的神经外科医生肯德尔·李(Kendall Lee)说。“这种电化学反馈令人兴奋的地方在于，我们可以在没有外部反馈的情况下监测大脑。所以现在，我们可以监测大脑中的神经化学物质，并了解疼痛等大脑过程。”

DBS已在世界范围内成功用于治疗震颤患者。然而，医生们并不完全理解为什么DBS对患者有效。他们知道，在电刺激之前插入DBS电极，会立即减少震颤。这种现象被称为小丘脑切开术效应，据报道，高达53%的患者会出现这种现象，并且持续时间长达一年。

研究人员希望利用这项研究结果来创建一个独立的“智能”DBS系统。

“有了刺激器和检测器，我们可以创建算法，然后将神经递质提高到指定水平，”帮助创建该系统的梅奥诊所工程师凯文·班纳特(Kevin Bennet)说。“我们可以将这些化学物质提高到适当的水平，在每个人的一生中都有起伏。在几毫秒内，我们就能测量、计算并做出反应。从病人的角度来看，这基本上是即时的。”