无创深部脑刺激新技术:TI疗法或为癫痫等脑病带来新希望
据《科学》杂志报道,近期多个科研团队正聚焦于时间干涉(TI)刺激这一无创神经调控技术的研究。部分团队借此探索脑部疾病机制,有的分析大脑深部结构功能,还有团队将其作为潜在疗法展开探索。
2017年,物理学家Nir Grossman发现了一种可操控活体大脑的新方法。他与同事向小鼠颅骨施加两股高频电流,在电流交汇区域,电场成功改变了大脑神经活动。传统非侵入性方法多局限于大脑皮层,而这种名为TI刺激的技术,为研究以往需侵入性手段才能触及的深层脑区提供了全新途径。
TI刺激仅需两对连接便携式电流发生器的头戴式电极,不仅安全且设备成本较低,在实验室操作便捷。该技术中,作用于大脑的两股高频电流相互干涉,形成低频包络区域,可调节神经元电信号传导速率。由于头皮对这类电流感受微弱,技术可在睡眠时使用。此外,通过调整干扰电流的频率比,研究人员能将信号精准导向不同脑区。
神经科学家迅速发现TI刺激在脑研究与疾病治疗领域的潜力,并通过多项试验验证。尽管相关研究规模较小且多数尚未完全证实,但初步结果显示,TI刺激或能缓解癫痫症状、助力中风患者恢复运动能力、提升阿尔茨海默病患者记忆力,甚至用于精神疾病治疗。
美国国家神经疾病和中风研究所所长、神经学家Walter Koroshetz指出,TI刺激的灵活性使其有望成为研究大脑功能的强大工具。
捷克圣安妮大学医院的Adam Williamson表示:“TI应成为一种开源疗法。”今年,他与同事在癫痫患者初步研究中发现,TI刺激大脑海马体(难治性癫痫发作的常见深部脑结构),既能抑制异常脑活动爆发,又能改善患者睡眠。目前,Williamson团队正与美国杜克大学团队合作开展更大规模临床试验。
瑞士联邦理工学院神经科学家Friedhelm Hummel则利用TI刺激探究大脑深部结构的正常功能。2023年,他证实刺激纹状体可提升老年人学习手指敲击任务的能力,这直接验证了该结构与人类运动学习的关联——此前仅能通过影像学和动物研究推断这一结论。
这些发现让TI刺激成为极具吸引力的潜在疗法。Hummel正在开展随机对照试验,验证其帮助中风患者恢复运动功能的潜力。尽管TI刺激可能无法替代深部脑刺激(DBS,通过手术植入设备直接向脑深部输送电流治疗帕金森病、癫痫等),但研究人员认为,它能对更广泛神经元进行温和刺激,或许可通过改善睡眠障碍等方式辅助治疗帕金森病和癫痫患者。
美国威斯康星大学麦迪逊分校癫痫研究专家Melanie Boly团队去年在研究预印本中提到,TI刺激腹内侧前额叶皮层可加深睡眠,患者反馈情绪和认知有持续改善。
另有研究显示,TI刺激能缓解重度抑郁症患者病情,帮助创伤后应激障碍患者坚持治疗性冥想。
Hummel和Grossman均认为,TI刺激可帮助阿尔茨海默病患者更长时间维持认知功能。Hummel坦言,该疗法虽无法阻止退行性病变进程,但能增强认知、延缓衰退。
2025年,Grossman团队发表小型试点研究结果:21名早期阿尔茨海默病患者接受海马体TI刺激后,部分记忆任务表现有所提升。目前,他们正开展随机、假刺激对照试验以验证这一发现。
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