刺激的感觉:动摇神经科学的非侵入性技术

如果你看了罗伯特•莱因哈特的波士顿大学的实验室在最近的项目中,你会看到人员聚集在一个坐着的志愿者戴着不同寻常的头戴装置;想象一个泳帽竖立着一个数组的迷宫般的电线。这个奇怪的设置已经成为关键增长领域的非侵入性脑刺激(上司),神经科学的新边疆。

几十年来,大脑研究者们跳的前景能够同行内更深的地方我们的神经系统。现在,我们在实时成像技术将大脑活动,工具,可以揭示大脑的复杂的遗传结构,甚至计算系统旨在模拟其内部运作。尽管所有这些令人难以置信的进步,我们深入审讯的大脑和神经它使用我们的身体还没有产生对大多数神经系统疾病有效的治疗方法。

上司承诺有利的治疗结果不需要危险的手术,一个潜在的,几个球员,从莱因哈特的学者DIY-stimulation爱好者Reddit的留言板上,试着探讨这种新的前沿。

不干涉的过程

nib技术通常涉及到使用一个能量来源——这可能是电,磁,甚至声波刺激大脑,Shrey Grover的博士后莱因哈特实验室解释说:“所有这些技术的目的就是改变大脑的活动,而不必进入大脑。”

准备神经调节:莱因哈特实验室成员,Breanna布拉德,展示在一步设置,确认正确的脑电图仪的和神经调节电极放置在一个志愿者和实验室成员,Eleni Kouvaras。图片来源:罗伯特·m·g·莱因哈特博士

有几种不同的nib技术。莱因哈特实验室使用一个名为经颅直流电刺激(tac)的方法,它使用电流来改变大脑活动在头盖骨的节奏。同时利用电气设备治愈大脑是一个建立方法,旧的技术,如脑深部刺激——一个尝试和测试治疗缓解一些症状的帕金森症——通常涉及脑部手术。相比之下,格罗弗的志愿者仅仅是需要清洁头部短暂和凝胶应用于他们的头皮,这使得它可以建立一个连接电极安装在这些未来的游泳帽和他们大脑的电流。

莱因哈特团队的研究调查不同的大脑活动模式之间的联系和重复性行为健康的志愿者所示,执行一个病态的强迫症(OCD)学位。有这么多大人物技术可用于研究人员(见框1)选择一个方法似乎很复杂。但Grover解释清楚tac到这个应用程序的好处。

“当我们将电极连接到头皮和我们测量这些电子大脑活动模式,我们发现有一些有节奏的活动模式设置时间间隔后倾向于重复自己。大量的工作在过去的几十年里已经通知我们这些频率是很重要的对于我们的日常运作;他们有助于大脑如何处理信息,然后决定如何处理这些信息。我们使用tac使大脑活动模式,”格罗弗说。团队希望通过修改这些模式,他们可能会改变重复性行为有关。这正是他们发现。他们最近的研究显示,患者携入的nib在五天时间内经历了ocd减少28%。

他们的工作在强迫症只是许多股nib的研究之一。世界各地的研究人员正在使用的技术,比如tac经颅磁刺激(TMS)和经颅聚焦超声(付)应对疾病如抑郁症,上瘾,甚至神经疾病中风。

新设备的大脑

而学术研究仍然是一个缓慢而深思熟虑的医疗技术路线,立即治疗的需求等病症患者慢性压力和抑郁这是正确的现在和非侵入性治疗的增长潜力并没有引起以外的学术泡沫。

为了满足这一需要的是通过商业刺激设备(如扩散流神经科学流tDCS耳机,在欧盟市场销售作为一个医学批准非侵入性治疗抑郁症,设备交付与app-based心理治疗。流的版本tDCS股票的一些特性与莱因哈特实验室。在设备本身是一个光滑的,未来的帽子,把Grover的结实泳帽审美耻辱,都使用湿垫,以确保稳定的电极与大脑之间的联系和额叶皮质的目标区域。

神经科学的tDCS设备流动。信贷:流神经科学

流的设备有很多的安全特性,以确保外面不能使用严格的协议,联合创始人、首席技术官和计算神经学家埃里克·雷恩解释道:“流认证根据医疗器械指令和所有医疗设备存在的安全标准。”他补充道,“我们也有安全特性在限制你可以刺激多少,所以你必须遵循一定的治疗协议。”

流想要单独的产品从DIY tDCS设备后,找到了一个在线社区等14000余人bet188真人r / tDCS在Reddit页面。这些设备是完全未经批准的,自制的设置,导致海报报告皮肤烧伤和其他副作用。

流的耳机已经达到欧洲认证称为CE标志验证产品的安全性和有效性,为其选择的迹象。批准的一个关键区别标准医疗设备和制药化合物值得一提的是这里。同时新的药物被批准之前必须进行人体试验广泛使用,获得CE标志,流的耳机没有测试任何发表的临床试验。CE标志可以实现基于“行动”的原则,也就是说因为已发表的研究存在说tDCS的功效,使用tDCS的设备如流的可以获得批准。雷恩告诉我,虽然没有试验尚未完成使用耳机,一些正在进行,目的是寻求批准更严格的美国食品和药物管理局(FDA)设备认证。“我们正在寻找在这些即将到来的审判是结合tDCS行为疗法,与现有的研究相比,将是完全独特的,”他说。

流的技术,雷恩告诉我,是领先的nib实验室支持的,他们认为商业设备是前进的方向。Grover,需要一个更为谨慎的观点:“我们认为这是非常的临床实验阶段,这是应该追求的东西只有在实验室或诊所或临床研究者和临床医生的监督下谁是纯粹从一个临床实验的角度,不一定马上使用这个作为一种治疗选择,”他说。

离开大脑刺激身体

是否使用声波或电力、nib技术刺激区域的中枢神经系统,包括大脑和脊髓。以外的其他技术正在大脑传递信号在身体的周围神经治疗的影响。一个神经已被广泛研究的目标是迷走神经,中央的高速公路副交感神经系统。这个网络负责范围广泛的功能,影响我们的身体在休息,包括情绪、心率和消化。

迷走神经刺激(VNS)的支持者说目标是使用电的激活的神经刺激不仅可以治疗大脑紊乱,但条件影响身体的其他地区。达沃ZanosFeinstein研究所研究员,医学研究,解释道:“迷走神经中枢在体内许多器官。通过刺激神经,你接触很多不同的器官和功能。”

Feinstein Stavros Zanos在他的实验室机构用于医学研究。信贷:FIMR

刺激神经关系到身体的很多地区可能产生意想不到的副作用,如果没有精确的和控制的方式。Zanos的团队开发了几个专门针对VNS技巧可以激活选定的纤维和信号在迷走公路。迷走神经刺激法技术目前在试验包括非侵入性和侵入性的技术。Zanos解释说,先前的研究支持这两种方法,但是仍没有共识优越:“我认为,没有共识的原因是,我们仍然发现什么神经生理学一边和从另一侧疾病的病理生理学和是否有显著疗效使用它,”他说。

绝不会报道另类的方法吗?

在迷走神经刺激法领域,同时一些设备寻求通过主流渠道认证癫痫等具体情况,有很多人为了行为变化对神经系统不作任何特定的医疗索赔。这些都是快速增长的健康行业的一部分,现代生活的旨在缓解临床症状。一个这样的装置可感觉的在英国零售£200(280美元)。这个设备的背后是健康老兵Stefan Chmelik博士,他告诉我,他已经为近三年教学冥想和放松技巧。Chmelik指出改变人的能力来获得所需的空间、和平有效的冥想。“而你会很难找到一个人这些天他们会说不想学习更有效地放松,这实际上是越来越难做了,”Chmelik说。

这个观察导致Chmelik创始的BioSelf技术和创造的知觉的,橡胶外壳的设备大致的大小和形状的无线鼠标。它连接到一个绳,目的是坐在你的胸部骨骼。当我第一次意识到的知觉的中途2020,销售是迷走神经刺激法装置,可以减少压力和焦虑。的时候帮我转接Chmelik 2021年初,从根本上改变了的东西。“我们绝对不接受技术。我们指的是自律,增加弹性,通过模仿某些自然实践,可以提高迷走神经的效率,”Chmelik说。根据Chmelik这主,是为了避免任何混乱医学通过迷走神经刺激法的方法。然而这种区别,不知何故,在几乎所有损失报道知觉的。仍然是容易找到Sensate-branded广告促进设备作为接受产品,尽管Chmelik告诉我团队要删除这些。

与迷走神经刺激法或tDCS,没有发表的证据表明,增加“迷走神经的效率”仅能帮助减轻压力。知觉的网站但是特性许多满意的客户的案例研究。投手Zanos知觉的,我得到以下回复:“可能会有一些机制,该设备利用,但我无法想象会是什么。”

BioSelf技术pebble-shaped知觉的设备。信贷:Bioself技术

Chmelik解释说,知觉的提出的自主神经系统的作用机制,称为次声的骨传导,是没有什么不同,达到通过宗教高喊或哼唱。Chmelik首次承认我们已经完全离开主流医学研究的领域在这一点上:“事实是,感觉是绝不会报道另类技术。我们说的东西还没有形成通用主流医学的一部分,”他说。BioSelf团队,然而,有临床批准一个路线图,Chmelik告诉我,他的团队已经六个试点研究。

脑刺激未来发展的最好方式是什么?

感觉有所有这些方法固有的局限性来刺激神经系统。学术研究无疑将产生最健壮的发现,但移动速度非常缓慢。使用这些新发现直接跳到生产医疗设备更快但牺牲准确性,同时Grover的实验室设计每个实验,以便验证目标大脑区域实际上是被激活使用脑电图(EEG)映射,没有办法检查流设备,例如,明确旨在激活大脑额叶区域。“绝不会报道另类”的方法像知觉的,这项技术变得更容易使用,但在科学证据基础的重要成本。

有前进的脑刺激技术吗?Zanos和Grover争论的两边。Grover不愿nib的潜力,得出任何公司的结论。“这些神经调节技术非常的初级阶段。甚至像经颅直流电刺激已经存在了超过十多年,有很多的辩论在社区,这种技术是多么有效。“Zanos,另一方面,看到潜在的让行业尝试不同的概念,只要针对健康人群:“我认为从几乎任何东西诚实的科学的努力,即使失败了,”他说。“我认为我们将学习的东西对我们的身体是如何工作的。在这个意义上,我不会阻止这种类型的投资或这种类型的商业或科学的努力。”

Zanos提醒我,他并不是一个道德平衡这些技术的专家。幸运的是,劳拉·卡布瑞拉道德和人文中心的助理教授在密歇根州立大学生命科学*,只是。从卡布瑞拉的角度来看,美国必须达成一种微妙的平衡。“重点是不要宣传过度,因为这是危险的,并创建一个错误信息泡沫。也有不需要制造恐惧。我们应该对我们所知道的是透明的,我们不知道东西是危险的类型为人们做这些类型的技术。”

但卡布瑞拉,像Zanos,承认这些类型的设备,不管任何输入来自学术界,将有一个利基如果他们承诺快速通往更美好的生活。“这也证明了我们生活在文化的类型。人们觉得这是需要“健康”,让你自己。健康设备的市场是巨大的,因为这些人想要找到一种方法能够平静自己,感觉更自在,更强调,”卡布瑞拉说。

她补充说,“他们认为“我要用一个设备,你可以快速连接和得到的结果。有越来越少的人愿意学习冥想。我不是说这是最好的方式,但它确实是我们目前的文化生活。”

是否缓慢而彻底的学术路线或加快商业方法胜出,大脑刺激仍然是一个前沿,将由神经科学家探索未来几十年。Grover的潜力,改善人们的生活通过上司和其他刺激技术非常兴奋:“我们想检查这个干预将如何在个人临床诊断为强迫症,甚至可能在强迫性的其他疾病,如物质使用障碍,上瘾,赌博障碍或个人可能经历强迫行为的不同类型,比如强迫性进食,强迫性购物和强迫性网络使用。有很多的机会。”

*卡布瑞拉现在副教授和多萝西Foehr哈克和j·劳埃德·哈克职业生涯早期的椅子在Neuroethics宾夕法尼亚州立大学。