可以让大脑“变聪明”的黑科技疗法

Via:solver 3D(eka)

作者 | 琳子

校阅 | 般意

美工 | Jenny

编辑 |  YJ

电磁疗法,在临床精神医学领域,变得越来越流行了。

电磁疗法,逐渐成为一种有希望取代很多的精神药物的一些方法。目前在治疗抑郁症、强迫症和双向情感障碍的治疗过程当中,我们会发现药物有一些短板。

比如它见效非常慢,就拿抑郁症来说,可能吃药要花上一个月的时间才会逐渐地起效,在这一个月当中,也可能会有非常多的副作用。

所以科学家发现,其实用电刺激的方法,或者用磁刺激的方法,似乎对于大脑能够有一些非常快速的改变。

重要的是,它其中的一些副作用相对来讲也比较小。

为什么电磁方法对于大脑管用?

大脑除了是一个物质实体,有很多的化学神经递质和有很多的物理的实体之外,它也是一个电器官。

我们大脑当中的神经信号的交流,无一例外是通过电的形式来传达的,因为这个电的形式,第一是速度快,第二是性能稳定。

所以,我们的大脑除了是一个化学器官,生物器官之外,它还是一个非常重要的电器官。

大脑作为一个电器官,它究竟怎么样能够被同样是电或者磁的方法来疗愈?

 

Via:giphy

电磁的方法其实并不是一个特别新鲜的事物。

早在200多年前的英国的维多利亚时期,就已经有科学家在尝试用电刺激的方法来治疗一些人的精神疾病了。

下图中的这位女士,她头上戴着一个头套,这个头套是一个电发射的装置。通过戴着这个头套,然后通过电的一系列的操作,这位女士她的大脑的特定位置,会受到一定的电刺激。这些电流会通过她的颅骨进入到她的大脑内部,进到她的大脑皮层,进而改变她大脑皮层的一些电活动。

Via:1700s ~ 1800s,英国维多利亚时期

在200多年前,生理学家就发现,通过这种简单的电刺激的方法,能够产生一些效果,比如说能够减轻人的的抑郁情绪,以及能够产生一定的欣快感,那这个欣快感的英文叫做 euphoria,也就是莫名开心,莫名愉快的这种感觉。

1801年,当时有一个意大利的生理学家叫做Giovanni Aldini,他发明了第一代跟现代的经颅直流电刺激非常接近的一个技术叫TES,也是经颅电刺激。

他当时用这个技术成功治疗了一位有抑郁症的一位老农民。

但是,当时这个技术流行了一段时间之后,就发现有一个很大的问题--它缺乏有效简单的技术知识。所以它很难流行起来。因为这个方法在当时(18世纪)是个连电灯都还没有发明的时代(而电灯是1879年才发明的)。

所以,这种电刺激大脑的方法,真的是在那个时代是“黑科技”了,它很难做到广泛的操作和运用。

转眼间就到了1938年,科学家在临床实验当中,开始使用了一个新的方法,这个方法叫做电休克疗法(electroconvulsive therapy)。

在很多影视剧作品当中看到的,比如电影禁闭岛里所用的方法,以及很多人所知的杨永信电疗网瘾少年,其实用到的都是电休克疗法。

这个方法一个主要的操作手段就是通过在大脑的特定位置,进行一段时间的强电流的刺激。然后让大脑在很短的时间内把电活动给打乱。于是,被治疗的人可能会产生一系列的休克、痉挛的和短暂性失忆的反应。

会让患者感觉到,在短时间之内,ta的大脑好像就是被重启了一样,用这种感受来起到一个治疗的效果。

但是这个治疗有很多弊端,一是它会给患者造成癫痫的状态,让患者丧失所有自主权。第二点,会给患者带来强烈的疼痛感,第三点,它可能会造成患者片段性的失忆。

Via:《禁闭岛》

今天我们精神科依然会使用电休克的疗法,但是是改良版的电休克疗法。通常会先让患者先使用一些镇痛的药物,或者安眠的药物,让患者能够在一个比较温和的状态下去操作。

一般这个方法它是针对一些很严重的抑郁症,或者很严重的精神疾病。

深部脑刺激(deep brain stimulation)

到了1980s,科学家又发现了一个更新的方法。这个方法也是我在香港大学读精神医学的时所接触到的。当时我研究的这个疾病叫做帕金森病,会主要去使用到的一个治疗方法,叫做深部脑刺激(deep brain stimulation),这个深部脑刺激,它是一个需要开颅的一个刺激方法。

就好像马斯克的脑机接口使用的这个技术一样,它是需要把大脑给打开,打开之后,在大脑当中的植入一部分的电极,深入的刺激到大脑的深处,也就是大脑最中间的那个地方。

那个区域是大脑的原始皮层,帕金森病的一个主要发病部位,就是在黑质(substantia nigra)。

这个黑质是我们大脑当中,负责运动的多巴胺神经元的一个集中地。帕金森病,它是因为这个黑质的病变,所以导致80%的黑质当中的多巴胺神经元死亡。于是,通过这种深部的脑刺激的方法,可以去刺激到黑质,然后让剩下的20%神经元能够被激发。让他们的活跃程度得到提升,从而去替代死掉的80%神经元的功能。

所以这个方法到今天为止,依然是用来治疗帕金森病的一个非常流行的一个方法。

但是,这种深入的侵入式的刺激的方法,它会有非常明显的一些副作用。比如这种植入的方式,它是不是可能会引起一些免疫反应?植入这个东西,它是不是会刺激到一些不该刺激的部位?植入这个小盒子,它是不是要经常去地去替换它?经常的去重新开颅,重新去替换它等等一系列问题。

所以,最近的五年十年内,我们的精神医学界想要去治疗一些精神疾病,研究人员更多考虑的还是一些非侵入式的方法。

大脑黑科技,非侵入式的方法

目前为止最流行的,也非常的有前瞻性的两个方法,分别为:经颅直流电刺激和经颅磁刺激。这篇文章,我先给大家介绍经颅直流电刺激。

如上文提到的,其实在200多年前,经颅直流电刺激就已经被意大利的生理学家发明创造出来了,但是当时因为受限于技术实在是太落后了,所以没有办法应用。

在大概十几年前,科学家又把它重新捡起来了,然后发现这个方法其实特别好用,而且它的副作用非常的少,还特别的简便易行。

我们可以看到下图,就是在这位女士的脑袋的两侧的特定部位,比如说在图图示当中这样的位置呢,我们会贴两个电极片,红色的电极是正极,蓝色电极是负极,然后,这个电流方向,它是从正极流向负极的。

Via:经颅直流电刺激

通过这样子简单的一个操作,我们用特定的电流的强度,特定的位置,就可以达到在颅内的这个特定的一个弧形的区域。

它会产生一个稳定的电场,从而让特定的这些脑区的神经元可以有这样一个作用,它叫做极化或者去极化的作用。

当然不同的电流强度,它可能会产生的极化和去极化强度的程度不一样,以及电流刺激的时间,也会导致它的极化和去极化的状态不一样。

那这个极化去极化是什么概念呢?它其实是一个生物层面的概念,每一个细胞表面有离子通道。那这些离子通道它究竟是打开的还是关闭的?究竟这个细胞对于这个激活性的神经递质,它是响应的还是不响应的?这个是它的去极化和极化的一个概念。

总之,电流它能够通过刺激大脑的表层的特定的位置,能够去影响到一个神经元的电活动,进而影响到这个神经元的一系列的功能。

这个神经元会跟这个神经元的可塑性有着很大的一个关联。神经元可塑性,它是一个人的学习能力的一个生理基础,一个人大脑可塑性越强,他的学习速度就越快,他学习的能力就越强。

所以通过这种刺激的方法,我们会发现,这一方法似乎能够打开大脑的某一种潜能。

在治疗方面,科学家发现这个方法对治疗抑郁症,有比较明显的效果。目前有大量的研究发现,这个电刺激的方法,能够去改善一个人的情绪的状况。

如前文我所提到的,在200多年前,其实科学家就发现了,这个方法能够让人产生这种 euphoria ,喜悦的感觉。

下一篇文章,我将详细介绍第二种方法,经颅磁刺激。

Via:giphy

参考来源:

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4. Sampaio-Junior B, Tortella G, Borrione L, Moffa AH, Machado-Vieira R, Cretaz E, Fernandes da Silva A, Fraguas R, Aparício LV, Klein I, Lafer B, Goerigk S, Benseñor IM, Lotufo PA, Gattaz WF, Brunoni AR. Efficacy and Safety of Transcranial Direct Current Stimulation as an Add-on Treatment for Bipolar Depression: A Randomized Clinical Trial. JAMA Psychiatry. 2018 Feb 1;75(2):158-166. doi: 10.1001/jamapsychiatry.2017.4040. PMID: 29282470; PMCID: PMC5838572.

5. Moffa AH, Martin D, Alonzo A, Bennabi D, Blumberger DM, Benseñor IM, Daskalakis Z, Fregni F, Haffen E, Lisanby SH, Padberg F, Palm U, Razza LB, Sampaio-Jr B, Loo C, Brunoni AR. Efficacy and acceptability of transcranial direct current stimulation (tDCS) for major depressive disorder: An individual patient data meta-analysis. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2020 Apr 20;99:109836. doi: 10.1016/j.pnpbp.2019.109836. Epub 2019 Dec 16. PMID: 31837388.

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