新型電極能實現(xiàn)深部腦刺激治療機理

為了“看清” 深部腦刺激是怎樣治療神經(jīng)疾病的，來自中科院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心和北京大學等單位的研究人員，研制了一種基于石墨烯纖維的高度兼容磁共振成像（MRI）的深部腦刺激（DBS）電極，在帕金森癥大鼠模型上，實現(xiàn)了DBS下整腦范圍內(nèi)完整深部功能磁共振成像（fMRI）腦激活圖譜的掃描，發(fā)現(xiàn)了DBS治療帕金森癥效果與不同腦區(qū)激活的關聯(lián)關系。相關研究成果近日發(fā)表于《自然·通訊》雜志上。

高MRI兼容的石墨烯纖維電極

傳統(tǒng)用于DBS的電極通常會導致磁場的嚴重扭曲，使電極周圍的大面積部位被電極偽影遮擋而變得不可見，嚴重影響結構和fMRI對大腦的成像和大腦活動的檢測。

新研制的石墨烯纖維DBS電極具有高于同尺寸鉑銥電極70倍的電荷注入容量。在9.4T高場MRI中，該電極的偽影比同尺寸鉑銥電極小得多的，并且該電極在施加連續(xù)大電流脈沖的條件下，表現(xiàn)出了高穩(wěn)定性。利用石墨烯纖維電極，以丘腦底核為刺激靶點的DBS，顯著提高了帕金森癥大鼠的運動能力，減輕了帕金森癥導致的運動障礙。

論文共同通訊作者、中科院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心研究員梁智鋒表示，實現(xiàn)全腦范圍內(nèi)fMRI腦激活圖譜的完整掃描對解析DBS治療神經(jīng)疾病的機理、理解DBS對大腦的神經(jīng)調(diào)控作用有重要價值。利用該電極，在帕金森癥模型大鼠中DBS-fMRI的同步聯(lián)用，得到了DBS激活的包括刺激靶點在內(nèi)的完整fMRI圖譜，發(fā)現(xiàn)帕金森大鼠運動速度的提高和大鼠運動皮層、內(nèi)側和外側蒼白球、丘腦底核和尾狀殼核的激活程度正相關，這些結果暗示了DBS的機理有可能是通過正向和反向激活運動回路實現(xiàn)的。