非侵入脑部部刺激技术共36页

【科普】《Cell》最新发表的非侵入性脑深部电刺激到底是什么？这应该是迄今为止最详细的解释了2017-06-29神经科技这些天，《科学家开发出一种无创性大脑深部电刺激疗法，告别开颅时代》、《Cell发布重大成果：无创刺激大脑深部区域》等文章刷爆了我的朋友圈。

作为一个开颅做脑深部电刺激手术的神经外科医生，看到这些题目竟一时无语凝噎，「想我刚过而立之年，房贷尚未还完，难道就要失业了吗…..」打开文章一看，还好还好，只是在小鼠上的实验，不带这样吓唬人的。

不过这技术距离临床还有多远距离（我能不能撑到退休），带着这样的问题（和忐忑的心情），我终于阅读了6月1日发表在《Cell》上的原文（Grossman N, Bono D, Dedic N, et al. Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields. Cell. 2017 Jun 1;169(6):1029-1041.e16. doi: 10.1016/j.cell.2017.05.024.）。

文章通讯作者，麻省理工的Edward S. Boyden教授本来就是大名鼎鼎的人物，早年和斯坦福的Karl Deisseroth教授一起搞出了光遗传学技术。

尽管借助光遗传学也可以控制大脑深部神经元的活动，但这需要向细胞中转染蛋白，另外光遗传学技术同样是一种侵入性的手段。

脑深部电刺激目前临床上已经成熟应用的、侵入性的脑深部电刺激（Deep brain stimulation, DBS）治疗，适应证包括帕金森病、震颤、癫痫和强迫症等等，需要做手术将电极植入到大脑的深部，并通过植入到体内的神经刺激器持续放电。

它和经颅磁刺激、经颅直流电刺激等等都是采用物理手段刺激大脑、调控神经的方法。

尽管DBS是脑外科手术中最安全的，但还是需要在颅骨上打开骨孔并穿刺大脑，所以存在颅内出血和感染等风险。

非侵入式神经刺激技术(NIRS) 是神经科学中一种新兴的技术，通常被用于治疗与神经系统有关的疾病。

它的基本原理是利用电磁波或光学辐射来刺激神经细胞，从而促进神经细胞的再生和恢复，同时增强身体的自我修复能力。

NIRS 技术很好地解决了传统神经刺激技术面临的许多问题，如需要对受试者进行大剂量的药物注射、大剂量的电流刺激以及外科手术等，同时它还可以在不需要操作脑部的情况下完成。

这些优点使得 NIRS 技术成为当前最先进的神经刺激技术之一。

NIRS 技术可以被用于治疗多种神经系统相关的疾病，如震颤病、帕金森病、脑卒中、焦虑症、失眠症、抑郁症等。

NIRS 技术的作用原理是通过刺激神经细胞来提高神经功能，促进神经传导，从而使身体恢复正常功能。

在某些情况下，NIRS 技术甚至可以用来诊断神经系统相关疾病和损伤，比如说检测脑血流量。

NIRS 技术具有良好的安全性，因为它不会伤害患者的神经系统或其他器官。

同时，NIRS 技术可以在医生的监督下进行治疗，以便医生及时对病情进行监测和干预。

此外，NIRS 技术还可以与其他治疗方法一起使用，如药物治疗、物理治疗和心理治疗等，以增强其疗效。

尽管 NIRS 技术具有许多优点，但也有一些挑战需要解决。

目前，NIRS 技术依然是一项新技术，因此对其疗效的评估需要更多的研究。

此外，由于 NIRS 技术需要高级仪器的支持，所以其治疗成本较高，是一项相对昂贵的治疗方式。

总之，NIRS 技术是神经系统相关疾病治疗中的重要一环，对于提高患者的生活质量和自我修复能力具有巨大的潜力。

虽然NIRS 技术还面临挑战和改进的余地，但随着科技的不断进步和研究的深入，相信 NIRS 技术将会为更多患者带来希望。

TMS刺激M1，导致对侧自主运动（20%MVC）肌 肉所产生的肌电活动被抑制。与GABAB有关。
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同侧静息期
• Ipsilateral silent period（iSP)：阈上TMS刺激M1， 导致同侧自主运动肌肉产生的肌电活动被抑制。
• 兴奋性谷氨酸通路刺激了对侧半球的GABA环路， 起到抑制作用，及反映了跨胼胝体抑制。
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皮质内抑制或兴奋
• 短间隔皮质内抑制 (short-interval intracortical inhibition, SICI)：阈下CS，间隔1-6ms给予阈上TS， MEP较单独阈上TS受到抑制。与GABAA有关。
• 长间隔皮质内抑制 (long-interval intracortical inhibition，LICI), 阈上CS，间隔50-200ms给予阈上 TS，MEP降低。与GABAB有关。
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Giovanni et al, 2014
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脑卒中的TMS研究广泛
• 运动障碍（偏瘫）、言语语言障碍（失语 、构音障碍、言语失用）、知觉（偏盲） 、认知障碍（记忆障碍、偏侧忽略症、失 用症、执行功能）、吞咽障碍、情感障碍 、疼痛、自主神经功能异常、日常生活能 力等。
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运动诱发电位
• Motor evoked potentials（MEP）：阈上TMS导致上运动 神经元的的一连激活，继而导致脊髓alpha运动神经元激 活，并被表面或针式肌电图（EMG）在靶肌肉记录电位活 动。
非侵入性脑刺激（NIBS）技术 在脑卒中康复中的应用及策略
单春雷
南京医科大学第一附属医院 江苏省人民医院康复医学中心
脑卒中
• 国民第一位死因。 • 每年新增200万（每12s新发1例），70%留有不同

–GABA –NMDA –胆碱 –多巴胺
• 神经元-突触-环路-网络
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不同的调控作用
• >1Hz(常用>3或5Hz)的rTMS阈上刺激可以 增加神经元兴奋性，而≤1Hz的阈上刺激可 以降低神经元兴奋性。
• 间断性和连续性θ节律串刺激（intermittent and continuous theta-burst stimulation， iTBS and cTBS) 是阈下rTMS方式，iTBS增加、 cTBS降低神经元兴奋性。
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中枢运动传导时间
• Central motor conduction time （CMCT）：指 TMS的诱发信号从运动皮质沿着皮质脊髓束到（ 支配上下肢的）脊髓运动神经元的时间。
• 反映下传运动通路的病理及发展过程。 • CMCT延长见于皮质脊髓束的传导减慢，提示皮
质脊髓束的受损，如轴突受损或脱髓鞘变化。 • CMCT计算方法：皮质TMS的MEP潜伏期减去外
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半球间抑制
• Interhemispheric inhibition（IHI) • 一个半球M1的阈上刺激（CS），10ms左右后另一半球M1
的阈上刺激(TS)。 • 与跨皮质的谷氨酸神经元兴奋对侧M1的GABA-B抑制性中
间神经元有关。22 Nhomakorabea入性抑制
• Afferent inhibition，阈上外周神经（如正中神经）刺激（CS） 后给予对侧半球M1阈上TMS刺激（TS）。
• 短潜伏期传入性抑制(short-latency afferent inhibition， SAI ) ，N20潜伏期+（2-8ms）。
• 长潜伏期传入性抑制 (long latency afferent inhibition, LAI )， N20潜伏期+（100-300ms）。