脑电削弱了破坏性的冲动
在一个关键的大脑区域有一种特殊的电活动模式，可以在冲动行为发生之前预测它们。斯坦福大学的科学家们发现，在适当的时间，一个短暂的电脉冲就可以预防它们。
斯坦福大学医学院的研究人员已经找到了“虚弱时刻”的确凿证据:在冲动行为爆发前一两秒，大脑深处一个小区域的标志性电活动模式。
斯坦福大学的科学家发现了类似的模式老鼠学会了暴饮暴食脂肪类食物在一个期望获得巨额现金奖励的人类实验对象身上。研究人员还表明，在老鼠身上，向大脑中有问题的区域提供一个小电脉冲伏隔核在不影响它们正常食物的摄入、社交行为或其他身体活动的同时，防止它们过度沉溺于高脂肪食物。
该研究结果发表在12月18日的《纽约时报》网络版上国家科学院院刊．
“我们已经确定了冲动行为的实时生物标志物，”神经外科助理教授、该研究的资深作者Casey Halpern医学博士说。博士后学者Hemmings Wu博士和神经外科住院医师Kai Miller医学博士共同担任主要作者。
好冲动变成坏冲动
“冲动是正常的，也是生存所必需的，”哈尔彭说。“它们将我们对奖励的感觉转化为具体行动，以获得食物、性、睡眠和抵御竞争对手或捕食者。”
但在某些情况下，冲动行为可能是病态的，表现为做出糟糕决定和采取行动的明显倾向。只要看看最近铺天盖地的关于性侵犯者在好莱坞、媒体、金融和政界占据要职的报道，就能看到从根本上健康的性欲——被提升到病态水平的例子。
伏隔核是大脑奖励回路的中心，进化设计了它，通过在预期或执行这些行为时诱导快乐，来强化促进生存的行为。Halpern说，这项研究的发现提供了一种可植入装置的希望，该装置可以监测伏隔核，寻找冲动爆发前的信号，并立即发送测量剂量的电流。这种干预可以防止所有非侵入性治疗都失败的高危人群的冲动行为，有时甚至是危及生命的行为。
这一发现还可能带来一种侵袭性较低的方法，用于对抗肥胖、药物滥用障碍、病理性赌博、性成瘾或间歇性爆发性障碍(一种以即兴爆发不适当的残暴行为为特征的精神疾病)。
哈尔彭说:“想象一下，如果你能预测并预防自杀企图、注射海洛因、暴食或酗酒，或突然失控的愤怒。”
在临床上，哈尔彭专注于脑深部刺激，通过设备向目标发送电脉冲大脑区域它们被植入其中。DBS目前已被美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)批准用于治疗帕金森氏症和原发性震颤的症状，目前正在进行抑郁症、强迫症和其他多种脑部疾病的临床试验。
但目前使用的数以万计的DBS设备在脉冲的时间、持续时间和强度方面都是不灵活的;它们只是按照预先设定的程序，24/7地发射。新一代设备可以对目标大脑区域的反馈做出反应，甚至可以对远处的反馈做出反应，因此脉冲只在必要时以适当的强度发送。到目前为止，这些所谓的反应性神经刺激装置已经被批准用于部分发作性癫痫。因为它们只有在感知到特定的电活动信号后才会启动，它们实际上可能每天只提供5分钟的总刺激。哈尔彭等神经科学家认为，从避免副作用和优化治疗的行为特异性的角度来看，这是非常有利的。
“目前还没有针对危险的反应性神经刺激干预措施冲动行为然而，因为到目前为止，还没有人能够记录大脑中可以用来触发设备脉冲传输的特征信号。”
从老鼠到人
斯坦福大学的科学家在小鼠实验中发现了这种特征。通常情况下，实验室里的老鼠被喂食标准饲料颗粒，这种饲料既营养又不高热量。在这项研究中，老鼠连续10天每天吃一小时特殊的高脂肪食物颗粒。在这一小时里，他们可以想吃多少就吃多少。
这种新食物需要一些时间来适应，但到了第10天，老鼠已经习惯了，几乎不间断地吃它。研究人员在老鼠的大脑中植入了电极阵列，以监测伏隔核的电活动，在暴食之前，伏隔核的电活动模式被限制在一个叫做delta的特定低频频段，在老鼠咬下高脂肪食物球前一秒钟达到峰值。值得注意的是，当老鼠准备吃标准的实验室食物时，这种上升并不会发生。在其他典型的奖励活动中也没有发现这种现象，比如与年轻老鼠的互动。
然后，Halpern和他的同事们对电极阵列进行编程，每当阵列感知到伏隔核的δ强度大幅增加时，就向该区域发送10秒的电流脉冲——这是经批准的DBS疗法的典型方案。这大大减少了老鼠的高脂肪饮食。但这并没有影响他们的社交生活，或他们一般的身体行为。
进一步的实验将反应性神经刺激与标准的DBS、随机脉冲传输和当实验者看到老鼠准备吃东西时手动传输进行了比较。手工和反应性神经刺激脉冲传输均优于随机或DBS传输，尽管每天传输的电脉冲比DBS少得多。
接下来，斯坦福大学的研究人员利用一个难得的机会，在一名患有强迫症的患者身上进行了类似的实验，这种疾病的伏隔核深部脑刺激正在进行临床试验。这名患者对他的强迫症的所有其他治疗都有抗药性，并选择了手术植入DBS装置。
研究人员得到了参与者的同意，一旦电引线被引入到参与者的伏隔核，但在他们与DBS脉冲发生器连接之前。在此期间，参与者被要求执行计算机化的任务，如果完成成功就会获得现金奖励。与老鼠一样，一旦参与者适应了完成任务后几乎肯定会得到奖励的感觉，一个暂时连接了植入电导线的接收器就能在他开始任务前检测到他伏隔核中典型的“高δ”电信号。
Halpern说:“事实上，我们在两种不同的行为前看到了相似的信号，这两种行为都是为了获得奖励——老鼠是食物，人类是金钱——个体由于反复接触这些行为而变得超敏，这表明这种信号可能是许多冲动行为的共同特征，使它们能够接受类似的治疗。”
与大脑中较新的部分(如大脑皮层)不同，更根深蒂固的奖励系统的组成部分在脊椎动物中基本上是保守的。因此，Halpern认为，他的团队在小鼠身上观察到的行为改变结果很可能适用于人类，尽管还需要进一步的研究来在单个人类受试者身上证实这些发现。
Halpern, Wu和研究的合著者Robert Malenka，医学博士，精神病学和行为科学教授，是斯坦福大学技术许可办公室提交的与这些发现相关的知识产权临时专利的共同作者。
进一步探索
