研究人员在正常生活活动中无线记录人类大脑活动

研究人员现在可以通过无线方式直接记录帕金森病患者的大脑活动，然后利用这些信息来调整植入设备所传递的刺激。对大脑深层和表层活动的直接记录提供了一种独特的方式来了解许多大脑疾病的根本原因;然而，到目前为止的技术挑战限制了在受控的临床环境中，直接记录人类大脑的时间相对较短。

这个项目，发表在杂志上自然生物技术该研究由美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术(Brain)计划的大脑研究提供资金。

“这确实是第一个在长时间内无线记录参与者大脑深层和表层活动的例子。家庭环境Kari Ashmont博士说，他是NIH大脑计划的项目经理。“这也是适应性脑深部刺激技术在国内的首次演示。”

美国食品和药物管理局(fda)批准了深部脑刺激(DBS)设备，通过植入一根细导线或电极，将电信号发送到大脑，用于治疗帕金森氏症。2018年，加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)医学博士、博士菲利普·斯塔尔(Philip Starr)的实验室开发了一种DBS的自适应版本，它只在需要时根据记录的大脑活动来适应刺激。在这项研究中，斯塔尔博士和他的同事们对植入技术做了一些额外的改进。

“这是第一个能够在数小时内对整个大脑信号进行连续、直接的无线记录的设备，”斯塔尔博士说。“这意味着我们能够在人们日常生活的很长一段时间内对整个大脑进行记录。”

这种类型的记录意义重大。大脑活动模式(神经信号)通常用于识别问题，如帕金森氏症的症状，传统上是记录在临床设置的短时间。这项新技术使得在日常活动中验证这些签名成为可能。

“如果你希望利用住院记录通过适应性刺激来改变疾病状态，你必须证明它们在现实世界中也是有效的，”斯塔尔博士说。

长时间记录的另一个好处是，可以预测运动障碍的大脑活动(生物标记)的明显变化现在可以为个体患者识别出来。Ro'ee Gilron博士是斯塔尔博士实验室的博士后学者，也是这项研究的第一作者，他解释说，这使得定制DBS治疗达到了以前不可能达到的水平。

Gilron博士说:“因为我们能够为每个患者建立一个生物标志物库，我们现在可以根据患者的个人需求编程每个DBS单元。”“这包括个性化的刺激方案，可以根据患者全天的需求变化进行调整。”

由此产生的一个重要考虑是(几乎)全天大脑记录的伦理含义。美国国立卫生研究院的大脑计划从一开始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大脑神经伦理工作组是由神经伦理和神经科学领域的专家组成的，他们为NIH大脑计划提供与神经伦理相关的输入信息——神经伦理是研究神经科学的伦理、法律和社会影响的领域。除了资助神经技术研究外，该计划还资助有关神经技术进步的伦理影响的研究。

斯塔尔说，“已经有病人出于对隐私的担忧来找我们。”“虽然我们现在还不能从大脑活动记录中分辨出特定的正常行为，但这绝对是一个合理的担忧。”我们已经告诉病人可以随意取下他们的可穿戴设备并关掉他们的大脑他们想保密的活动都会被录音。”

这些患者还被邀请参加NIH BRAIN initiative资助的神经伦理学项目，以确定对这种新技术的担忧(mh14860)。此外，那些选择退出移植项目的人也接受了采访，了解他们的决定。正如最近一份BRAIN 2.0神经伦理学报告所建议的，这些信息将被用于为未来的项目制定伦理指导方针和协议，以实现发现和隐私之间的健康平衡。

这项研究的一个意料之外的好处是，由于它几乎不需要在手术后与临床医生进行直接接触，因此非常适合在COVID-19大流行期间至关重要的社交距离。用于远程患者监护和远程医疗的技术最初是为方便研究对象而设计的，但它们在其他因COVID-19而停滞的研究项目中有更广泛的应用。

“我们开发和使用的技术沟通和远程工作与我们的病人也可以让那些没有生活接近一个诊所接受在空气的更新他们的设备和远程医疗访问他们的神经学家管理日益复杂的星展银行设备,“Gilron博士说。

在最近的BRAIN 2.0神经科学报告中强调了在自然环境中研究行为的重要性，比如在家里研究与神经活动有关的行为。阿什蒙特博士强调，这项研究是朝着这个方向迈出的重要一步，它将帮助科学家不仅了解疾病，而且还了解行为的一般神经表征。

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