研究人员在正常生活活动中无线记录人脑活动
研究人员现在能够无线记录帕金森病患者直接测量的大脑活动，然后使用该信息来调整植入设备提供的刺激。直接记录深部和表面大脑活动为许多大脑疾病的根本原因提供了独特的视角;然而，迄今为止的技术挑战已将直接人脑记录限制在受控临床环境中相对较短的时间内。
该项目发表在《自然生物技术》杂志 上，由国立卫生研究院通过推进创新神经技术 (BRAIN) 计划资助的大脑研究。
大脑活动的无线记录：植入的电极将记录的数据传输到患者佩戴的袖珍设备中。然后将数据无线传输到平板电脑，然后通过符合 HIPAA 标准的服务器上传到云端。图片来源：斯塔尔实验室
NIH BRAIN Initiative 项目经理 Kari Ashmont 博士说：“这确实是第一个在参与者的家庭环境中长时间无线记录人类大脑深层和表面活动的例子。” “这也是在家中首次展示自适应深部脑刺激。”
食品和药物管理局批准深部脑刺激 (DBS) 设备通过植入细线或电极将电信号发送到大脑中来管理帕金森病症状。2018 年，加州大学旧金山分校的 Philip Starr 医学博士和博士实验室开发了一种自适应版本的 DBS，可根据记录的大脑活动仅在需要时调整其刺激。在这项研究中，斯塔尔博士和他的同事对植入技术进行了一些额外的改进。
Starr 博士说：“这是第一个允许在多个小时内连续和直接无线记录整个大脑信号的设备。” “这意味着我们能够在人们日常生活中进行长时间的全脑记录。”
这种类型的录音的意义是重大的。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中在短时间内记录的。这项新技术使在日常活动中验证这些签名成为可能。
“如果您希望使用院内录音通过适应性刺激来改变疾病状态，您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优势是，现在可以为个体患者识别出可以预测运动障碍的大脑活动(生物标志物)的明显变化。Starr 博士实验室的博士后学者、本研究的第一作者 Ro'ee Gilron 博士解释说，这可以实现以前无法实现的定制 DBS 治疗水平。
“因为我们能够为每位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对每个 DBS 单元进行编程，”Gilron 博士说。“这包括个性化的刺激计划，可随着患者全天需求的变化而调整。”
出现的一个重要考虑因素是(几乎)全天大脑记录的伦理含义。从一开始，NIH BRAIN Initiative 就认识到解决 与记录或调节大脑活动的设备的开发和使用有关的潜在伦理问题的 重要性。例如， NIH BRAIN 神经伦理学工作组 是一组神经伦理学和神经科学专家，旨在为 NIH BRAIN Initiative 提供与神经伦理学相关的投入，神经伦理学是一个研究神经科学伦理、法律和社会影响的领域。除了资助神经技术研究外，该倡议还资助有关神经技术 进步的伦理影响的研究。
“我们曾让患者担心隐私问题，”斯塔尔博士说。“虽然我们还不能从大脑活动记录中区分特定的正常行为，但这是一个绝对合理的担忧。我们已经告诉患者，只要他们从事想要保密的活动，就可以随意取下他们的可穿戴设备并关闭他们的大脑记录。”
患者还被邀请参加 NIH BRAIN Initiative 资助的神经伦理学项目，以找出对这项新技术的担忧 ( MH114860 )。此外，选择退出植入项目的个人接受了关于他们的决定的采访。正如最近的BRAIN 2.0 神经伦理学报告所建议的那样 ，这些信息将用于为未来的项目制定道德准则和协议，以实现发现和隐私之间的健康平衡。
这项研究的一个不可预见的好处是，由于它在手术后几乎不需要与临床医生直接接触，因此非常适合在 大流行期间至关重要的社交距离。用于远程患者监测和远程医疗的技术最初是为了方便研究对象而设计的，但它们更广泛地应用于其他因 而停滞的研究项目。
“我们开发并用于与患者进行远程通信和工作的技术还可以让那些住在诊所附近的人能够在管理日益复杂的 DBS 时接收他们设备的“无线”更新和来自神经科医生的远程医疗访问设备，”吉尔隆博士说。
最近的BRAIN 2.0 神经科学报告强调了在自然环境(如家庭)中研究行为的重要性，因为它与神经活动 有关。Ashmont 博士强调，这项研究是朝着这个方向迈出的重要一步，将帮助科学家不仅了解疾病，还了解一般行为的神经表征。
NIH BRAIN Initiative 由 10 个机构管理，其使命和当前的研究组合与 BRAIN Initiative® 的目标相辅相成：国家补充和综合健康中心、国家眼科研究所、国家老龄化研究所、国家酒精滥用和酒精中毒研究所、国家生物医学成像和生物工程研究所、 尤尼斯肯尼迪施莱佛 国家儿童健康与人类发展研究所、国家药物滥用研究所、国家耳聋和其他交流障碍研究所、国家心理健康研究所和国家神经疾病和中风研究所。
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