2013年，美国和欧盟几乎同时公布了大型脑科学计划，2014年美国对脑研究计划项目进行了细化，提出要在十年内投入45亿美元，目的就是要认清大脑神经元之间的联系及工作方式，帮助医生开发诊断大脑疾病的技术。欧盟则认为他们约1/3的人口会患上与脑有关的疾病，几乎影响所有的欧洲家庭。如今，不少中国科学家也在紧锣密鼓地准备推出我们的脑研究计划，因为大脑太神秘，它对我们健康的影响太大，尤其是当我们步入老年社会以后。
神经调控技术是近些年发展迅速又格外热门的大脑相关研究领域，我们借助它治疗疾病，也借助它探索大脑。那么神经调控技术是什么？医生们又是怎样利用它治病的呢?
神奇的神经调控
北京天坛医院功能神经外科主任 张建国
神经调控技术是在神经外科、立体定位技术、医学影像学技术、神经电生理技术以及计算机技术的基础上逐渐发展起来的。神经调控的范畴非常广泛，主要包括脑深部电刺激（DBS）、脊髓电刺激（SCS）、迷走神经刺激（VNS）等。我国于1998年引进DBS以来，神经调控得到了长足发展，治疗的疾病也由帕金森病、肌张力障碍和特发性震颤等运动障碍疾病，拓展到抽动秽语综合征、强迫症、厌食症等精神疾病，以及疼痛、癫痫等。看到这里你有没有发现，医生用神经调控技术治疗的疾病有个共同特点，这些疾病往往没有明确的致病灶，只表现为神经系统功能异常，换句话说它们都是找不到“病根儿”的疾病，医生称它们为功能性神经疾病。
在神经调控技术出现之前，帕金森病、肌张力障碍这些功能性神经疾病主要依靠药物治疗，病情格外严重时才会考虑外科手术毁损脑内神经核团。药物治疗疗效有限，毁损神经更是简单粗暴，那时候的患者真的是相当痛苦。
不过，也正是核团毁损手术帮人们开启了脑深部电刺激治疗帕金森病的大门。在最初的毁损手术过程中，医生需要通过电极对脑周围结构进行电刺激，以确认毁损的位置。在1960年一位名叫Benabid的教授在手术中对帕金森病患者进行微电流高频刺激时偶然发现，电刺激就可以缓解患者肢体震颤的症状，其效果与核团损毁手术相似。由于这个意外的发现，以及毁损手术对人体造成严重的不可逆的损伤，科学家开始尝试使用对脑组织损伤轻微且作用可逆的电刺激治疗运动障碍疾病，并进行了越来越多的研究和尝试。如今，神经调控技术在众多功能神经外科疾病治疗中凸显了创伤小、效果稳定、可调可逆等优点，已经被越来越多的医生和患者所接受。
目前，清华大学研发的植入式神经电刺激设备不仅能够治疗功能性神经疾病，而且能通过植入脑内的电极采集记录脑电活动信号，再通过无线方式，将这些数据传输至计算机，为科学家提供第一手大脑工作的信息。因此植入式神经电刺激手术不仅是治疗手段，也是科研利器，甚至有些人认为它可能就是将来脑研究计划用来解决问题的方法和手段之一。有专家预测，目前植入式神经电刺激手术治疗的疾病还只是冰山一角，随着脑研究的深入和科技的发展，神经电刺激手术适应证还将会进一步扩大。
电子药 神经调控的新生代？
清华大学神经调控技术国家工程实验室
郝红伟
电子药是一个微小的电子设备，植入目标组织后可以检测神经元之间的电信号并可以和体外控制系统联络，然后通过改变这些电信号达到治病目的。就在去年8月，全球著名的医药巨头葛兰素史克宣布将与谷歌联手建立一个专注于电子药物开发的新公司。研发人员信心满满，认为产品最快可在10年内上市，但也有人觉得这只是科幻故事而已。那么，电子药到底是什么，它和神经调控有什么关系呢？
不同于上述近乎科幻的前景展望，广义概念的电子药其实已经出现并得到应用：近年来大热的“神经调控技术”即被很多医生生动形容为“电子药”。此次医疗巨头介入此领域让“电子药”再次被广泛关注，福布斯最近有文章质疑制药工业高利润的时代已经过去，此时寻找下一个截然不同的治疗板块，可能是一个重大机遇。
稍有医学常识的人就会了解，电信号和化学信号一样是生命过程的重要组成，例如我们最熟知的心脏起搏即是通过细胞间的生物电活动开始的。如果我们能够掌握并干预人体的这些生物电活动，即有望以电子信号代替手术刀，对部分疾病起到精准治疗，这就是我们所说的广义的“电子药”。要实现这项技术，需要生物学和电子产品相融合，以精密电子仪器来发出电信号刺激身体相应部位。
神经调控技术作为目前广义电子药的代表，不同于传统药物和打针，是一类新型的小型化可植入式设备，将之植入身体特定部位，并定制相应刺激参数。通过这些装置可以对帕金森病、肌张力障碍、癫痫、疼痛等疾病进行治疗。相比于传统的药物治疗，电子药可以针对特定细胞群提供更高的调节精度，并且副作用也更少。
目前已投入应用的主要电子药物产品包括心脏起搏器、DBS（脑深部电刺激器，又称脑起搏器）、除颤器、骶神经刺激器、迷走神经刺激器、脊髓刺激器、神经丛刺激器、人工耳蜗等。
电子药最大的优点在于创伤小、可逆性与可调节性；而对比传统化学药物，又不存在肝肾损伤与忘记服药等情况。以目前较成熟的脑起搏器（脑深部电刺激术）为例，相比于传统的核团损毁术，不但微创且不损伤组织，可根据患者病情进展随时调整刺激参数。帕金森病患者通常会根据病情服用一种或多种口服药物治疗，而当患者植入脑起搏器后，相当于开始了服用电子药物的阶段：脑起搏器的不同刺激频率类似于的不同品种的口服药，而刺激的脉宽相当于口服药的规格，刺激的电压或电流相当于服药量。通过不同的刺激模式调整，寻找到最适合患者的治疗方案，最终改善患者病症。
除前文提到的GSK之外，在范因斯坦医学研究院，科学家们正在试图建立引起免疫和炎症的神经代码，确定干预点并开展探索性临床工作。而麻省理工学院的研究人员正在合作运用从光遗传学到可扩展的自动化电生理学技术绘制并调制神经回路。他们正在开发遗传代码、硬件和软件来将这些发明付诸实践。
神经调控的代表作——治疗帕金森病
清华大学玉泉医院神经调控中心主任
马羽
再过几天的4月11日是帕金森病日，帕金森病正是神经调控治疗疾病的“代表作”，今天我们就来说说神经调控是怎么帮助帕金森病患者的。
什么是帕金森病？
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经系统变性疾病，老年人多见，平均发病年龄为60岁左右，近几年有发病年轻化的倾向。研究显示，我国帕金森病总人数已达250万人。但是不要过于害怕，帕金森病本身不是一种致命的疾病，一般不影响寿命。随着医疗的进步，越来越多的病人能终身维持较高水平的运动功能和生活质量。
为什么叫帕金森病？
帕金森病有一个通俗的叫法“震颤麻痹”，主要表现是运动迟缓，手脚或身体其他部分出现震颤，身体变得僵硬。1817年，英国内科医生詹姆斯·帕金森首次详细描述了这种疾病的症状，所以用他的名字命名此病以示纪念。自1997年开始，每年帕金森博士的生日4月11日被确定为“世界帕金森病日”。
哪里出了问题？
大脑是人体的“总司令部”，如果大脑出了问题，即使我们的四肢是完好的，也有可能动不了。大脑由端脑、间脑、中脑、脑桥和延髓组成，各个部分各司其职，比如延髓主要控制呼吸、心跳、消化等，脑桥发挥协调身体两侧肌肉活动的功能。中脑是整个脑的中点，是视、听反射和运动、姿势等反射的皮层下的中枢，眼球、肌肉、姿势等活动，均受到中脑的控制。
在中脑中有一个“加工厂”，就是黑质，它能分泌一种叫“多巴胺”的物质，多巴胺是神经递质，负责向大脑传递协调和控制肢体运动的信息。帕金森病人就是因黑质中神经细胞部分凋亡，导致“多巴胺”的缺乏,引起帕金森病的症状，例如：震颤、僵直、运动迟缓等典型症状。
帕金森病的治疗方法主要包括药物治疗和手术治疗两种方法，药物治疗是一种替代疗法，通过外源途径补充脑内缺少的多巴胺。药物治疗帕金森病会有5年左右的“蜜月期”，蜜月期内药物治疗效果较好，可以满足帕金森病患者生活和工作的需要。但是度过药物蜜月期后，药物治疗的效果就慢慢减退，表现出药效持续时间越来越短，药物相关的一些副作用也会逐渐显现且加重。这时在药物可调整空间逐渐减小的情况下，帕金森病患者需要考虑接受脑深部电刺激手术治疗了。
什么是脑深部电刺激手术？
脑深部电刺激术（DBS），也称为“脑起搏器手术”。手术利用脑立体定向技术，在脑深部特定神经核团的位置植入脑深部刺激电极，通过皮下隧道连接到埋入胸前的脉冲发生器上。通过调控胸前脉冲发生器将高频弱电脉冲信号传送到脑内刺激电极所植入的神经核团内，调控神经核团神经元的异常电活动，从而实现改善帕金森病患者症状的一种外科手术方法。
手术的目的是什么？
术后能够整体调高患者综合能力，改善患者运动困难，减少药物用量及相关并发症，显著延长患者药物开期时间，提高生活质量，使患者及家属卸下负担，让患者尽快重返社会，回归正常生活。经过多年的临床病例观察和随访，帕金森病患者脑起搏器术后疗效稳定可持续10年以上，显著改善了患者的生活状态。
脑起搏器的优势是什么？
安全有效：全球已有超过10万人接受脑深部电刺激治疗；
微创：创面小，出血量低，术后康复快；
可逆：没有永久性神经或神经电生理损害；
可调节：可根据患者具体病情，调整刺激参数；
可同时改善双侧肢体症状；
延长患者开期时间；
能使帕金森病患者显著减少对抗帕金森病药物的需求；
能使帕金森病患者显著改善运动功能，提高生活质量。
手术成功的决定因素有哪些？
脑起搏器治疗帕金森病，术后平均改善率可达80%以上，如何确保术后患者获得较高改善率，从脑起搏器手术中获得最大受益，主要取决于四个重要因素：术前正确的评估，术中精准的电极植入，术后个体化的程控与用药方案配合，合理的生活状态与功能康复。只有四个因素精准配合才能实现最理想的治疗效果。
神经电刺激的始祖——电鳐
据传公元前46年，罗马的一位受痛风折磨的奴隶无意间碰到活的电鳐遭受了电击，电击过后，他的疼痛却明显减轻了。他将这一经过汇报给当时的皇帝，从此皇帝的医官建议用电鳐放电来治疗慢性疼痛，这是最早应用电刺激治疗神经疾病的传说。
20世纪早期的电刺激研究热潮引发了巨大的商机，当时一些制造商生产了体外电刺激器，并有医生和患者宣称这种体外电刺激能够引起愉悦感，甚至能够治疗多种疾病，提高智力等，这就是最初的经皮电刺激系统。虽然早期的经皮电刺激系统饱受争议，但是这一类仪器的出现为后来更高级的体内植入式电刺激系统的发明奠定了基础。神经调控技术在出现和发展的过程中，曾有不同的名称，如神经电刺激术、神经强化神经修复、功能性电刺激术等。神经调控学不但包括神经电刺激技术，还包括药物微量泵植入技术，以及将来可能出现的新的治疗技术，不过电刺激始终是神经调控最重要的手段。
帕金森病怎么得的？
如何治疗？
脑起搏器的治疗效果怎么样？
神经调控有哪些种类
清华大学神经调控技术国家工程实验室主任
李路明
神经调控技术作为高端科技应用于医学临床的典型代表，对高端科研和制造有很高要求。我国于二十世纪九十年代即开展神经调控技术的临床应用，但受制于发达国家的技术垄断，设备昂贵，进展缓慢。为解决这一状况，清华大学与北京天坛医院等机构通力合作，成立神经调控技术国家工程实验室，通过艰苦科研攻关，终于取得了技术突破，并在该领域内逐步体现出后发优势。目前，技术相对成熟、已投入临床使用或临床试验的包括以下几种：
脑深部电刺激术（DBS）：
DBS植入系统由植入大脑深部特定核团的刺激电极、植入锁骨区皮下的脉冲发生器及体外程控仪组成。由于脉冲发生器外形与心脏起搏器类似，故又称为脑起搏器。目前，DBS主要用来缓解震颤和强直症状（如肌张力障碍和帕金森病）、精神障碍疾病（如抽动秽语综合征、强迫症、抑郁症）、顽固性疼痛、癫痫、成瘾症、肥胖症等。
迷走神经刺激（VNS）：
通过手术将螺旋刺激电极缠绕于左颈部的迷走神经主干，并与埋在左锁骨皮下刺激器相连接，刺激作用于迷走神经干。目前VNS主要用于顽固性癫痫患者，也有尝试用于抑郁症、植物人促醒的临床研究。
脊髓电刺激技术（SCS）：
将刺激电极安放于相应节段的椎管硬膜外腔后部，紧邻脊髓后柱，然后连接植入于髂部皮下的刺激器，通过电流刺激脊髓，达到治疗疾病的目的。该方法能够缓解多种顽固性疼痛，但目前在中国开展极少。
脑皮层电刺激术（CCS）：
该技术现阶段主要开展运动皮层电刺激，治疗中条片状电极放置在大脑硬膜外，因操作简便、对脑组织损伤小，是目前的研究热点，主要用来治疗顽固性疼痛（包括幻肢痛、丘脑痛、三叉神经痛等）、抑郁症、耳鸣症，以及脑卒中后神经功能的恢复治疗等。
周围神经电刺激术（PNS）：
包括枕神经刺激，治疗顽固性颈源性疼痛、慢性头痛；正中神经电刺激，用于各种昏迷促醒；骶神经根电刺激，可改变脊髓损伤患者大便失禁和膀胱功能障碍；骼神经刺激，可治疗骨盆疼痛、性功能障碍等。
微量泵植入术（DDS）：
这一技术是通过将药物缓释系统植入椎管内或脑内来治疗癌痛、帕金森病、阿尔茨海默病、顽固性痉挛症等。
小结
在中国，功能神经外科疾病发病率较高，尤以帕金森病、癫痫、精神疾病、疼痛、药物成瘾为主。世界卫生组织的统计表明，抑郁症是全球第四大疾病，到2020年可能成为人类健康威胁第二大疾病；抑郁症发病率约为3%~5%，我国每年超过28万人自杀，其中四成以上患有抑郁症。我国至少有1亿以上的疼痛患者，目前有癌症患者约450万，其中伴有不同程度疼痛的癌症患者总数达到250万左右。此外还有吸毒成瘾者等。保守估计，在我国神经调控疗法适用对象将超过5千万，每20多人里就有一人受到上述疾病折磨，这关系到千家万户的幸福。神经调控治疗在中国虽然起步较晚，但发展迅速，在进口神经电刺激器专利保护结束后，我国是最早实现其国产化的国家。相信在未来，中国的科学家和医学工作者会为患者带来更好的神经调控治疗技术和器械。
整理/健康报编辑 郑颖璠
图/源自网络
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