羅馬皇帝克勞狄一世的宮廷醫(yī)生Scribonius Largus在公元前50年采用一條電魚雷魚治療頭痛和痛風。1000多年后，治療性大腦刺激的想法被重新喚起。1786年，路易吉·伽伐尼證明他可以通過青蛙腿中的神經導電。后來，亞歷桑德羅·伏特通過金屬絲導電，創(chuàng)造了原始但卻有效的電池來源。然而，這些實驗都沒有預測到他們的技術在通過人腦中施加電流而治療人類疾病中的作用。

　　今年的拉斯科德貝基臨床醫(yī)學研究獎（今年9月8日宣布）頒發(fā)給了深部腦刺激（DBS）領域的兩位先驅：神經外科醫(yī)生Alim-Louis Benabid和神經學家Mahlon De Long。他們的研究以及轉化為的臨床實踐改善了10萬多名帕金森病或其他神經或神經精神紊亂患者的生活。

　　通常而言，帕金森病患者在六七十歲的時候被診斷出。年齡是這種疾病最重要的風險因素，據(jù)估計，60歲以上的人中有1%到2%的人都患有帕金森病。與帕金森病有關的殘疾來源于各種運動癥狀（面具臉、低聲、顫動、小字手寫、僵硬、動作遲緩、肌張力障礙、平衡問題和拖著腳走路）和非運動癥狀（抑郁、焦慮、冷漠、睡眠紊亂和認知困難），以及自動神經系統(tǒng)問題（性功能障礙、便秘、胃腸道問題和起立性低血壓）。在每三名帕金森病患者中，就有一名患者在一年內失業(yè)，大多數(shù)將在5年后失業(yè)。平均而言，帕金森病患者每年需要支出1000到6000美元購買藥品，他們的年度住院風險超過30%。

　　20世紀60年代之前，先驅們剖析了人腦的運動傳導通路，后來的研究人員有意通過酒精或加熱切除了許多基底節(jié)區(qū)。但是，這種方法收效甚微，部分原因是靶向不準確、不精確而且不一致。此外，有意創(chuàng)建的雙邊大腦損傷經常導致不可逆轉的語言、吞咽和認知缺陷。這種手術方法隨著左旋多巴（多巴胺替代療法）的出現(xiàn)而逐漸退出歷史舞臺。

　　在引入左旋多巴之前，帕金森病患者的生活非常痛苦。許多人被收容。引入左旋多巴之后，帕金森病患者從冷凍狀態(tài)中喚醒成為了司空見慣的事情，幾乎所有患者都能夠在家生活。震顫消失了、僵硬減弱了，許多患者重新獲得了行走的能力。然而，重大的意外挑戰(zhàn)出現(xiàn)了。最讓人擔憂的就是與多巴胺有關的用藥引起的并發(fā)癥。患者開始出現(xiàn)波動（藥效消失）、凍結（尤其是在行走時）和舞蹈般的動作（舞蹈病），后來這些癥狀被稱為左旋多巴引起的運動障礙。許多患者表示藥物治療無法解決震顫的問題。此外，人們逐漸意識到，左旋多巴不是根治療法，這種疾病仍然在發(fā)展，盡管實現(xiàn)了奇跡般的“喚醒”。

　　20世紀70年代初期，也就是左旋多巴引入后不久，Mahlon De Long開始研究大腦的復雜而且被忽視的部位。當DeLong加入國家衛(wèi)生研究所的愛德華埃瓦茨實驗室時，所有“好東西”（比如運動皮質和小腦）都被安排給了其他研究人員。他被基底節(jié)研究任務難住了。大腦的這個部分的正常解剖學和生理學知識的匱乏并沒有讓DeLong退卻，他發(fā)表了有關靈長類動物基底節(jié)神經元中的電活動模式的創(chuàng)意描述以及這些神經元的運動反應的完整描述。

　　De Long與Garrett Alexander以及Peter Strick一道在1986年開始了基底節(jié)和帕金森病的研究，他們引入了分離電路假設——基底節(jié)和相關的運動皮質與丘腦區(qū)域可以分成單獨的區(qū)域，而且?guī)缀鯖]有功能或解破學上的交叉效應。這一發(fā)現(xiàn)讓人們首次認識到了人類神經網(wǎng)絡，為電調制奠定了基礎。它還闡明，神經和神經精神疾病的許多癥狀都與特定的皮質基底神經節(jié)大腦回路中的功能障礙有關。De Long，Hagai Bergman和Thomas Wichmann通過破壞帕金森病的靈長類動物模型中的丘腦底核檢驗了這一假設，他們證明了疾病癥狀的改善。之后不久，電被作為基于調制的大腦回路路徑引入到帕金森病的治療中。法國神經外科醫(yī)生Alim-Louis Benabid大膽地在人腦中留下了一根金屬絲，為人腦內部提供持續(xù)的電流。

　　1987年，Benabid為一名患有震顫癥狀的老人做了手術。他之前創(chuàng)建了一個大腦損傷來治療這種震顫，但是他擔心在另外一半的大腦中采取相同的方法可能導致的潛在副作用。因此，在第二次手術中，.他解決了對側震顫問題。他將一個大測試探針插入到大腦表面下幾厘米。他從之前的手術中知道，低頻率刺激惡化了震顫，而且更快速的脈沖抑制了震顫。Benabid在這個人的大腦中留下了一個神經刺激器。他植入了一條金屬絲，金屬絲的頂部有四個金屬觸點。這條金屬絲（深部腦刺激導線）然后與一個外部電池電源連接。Benabid和同事采用一個帶有按鈕和外觀陳舊的開關的小盒子對這個裝置進行了編程設計。雖然這個系統(tǒng)簡單，但是結果證明它的功能卻非常強大，Benabid和Pierre Pollack因此能夠進行個性化的設置。結果在多篇開創(chuàng)性的文章中做了描述。

　　雖然深部腦刺激療法下的生物學和機理仍然不清楚，但是我們現(xiàn)在知道，正常的人腦功能很大程度上通過持續(xù)重復的節(jié)律振蕩調節(jié)。這些振蕩可以改變和調制，最終影響認知、行為和運動功能。如果振蕩出現(xiàn)問題，就會導致可以致殘的震顫或者帕金森病的其他癥狀。許多疾病中處于異常振蕩狀態(tài)的流氓大腦回路成為了深部腦刺激療法的候選對象。神經生理學、神經化學、神經血管結構以及神經形成中的變化也可以證明深部腦刺激療法的好處。

　　在開發(fā)治療性深部腦刺激之前，神經學家、神經外科醫(yī)生、精神病學家和康復治療師在治療帕金森病患者時基本上在孤軍奮戰(zhàn)。深部腦刺激療法的成功促成了跨專業(yè)團隊的成立，團隊成員評估了深部腦刺激療法的候選對象并且共同定制了療法。這種定制包括根據(jù)癥狀選擇腦區(qū)目標以及規(guī)劃術前術后治療。雖然深部腦刺激團隊通常有許多成員，但是我認為，最重要的成功因素就是神經學家和神經外科醫(yī)生之間的合作。因此，深部腦刺激療法的拉斯科獎頒發(fā)給了一位神經學家和神經外科醫(yī)生是實至名歸的。

　　更小的、更細微的、能效更高的工具正在顯現(xiàn)。更好的導線設計可以實現(xiàn)更加精確的電流輸送。神經回路生理學的實時監(jiān)測正在推動著這個領域向智能化技術發(fā)展。裝置的遠程監(jiān)測和調整也可能成為現(xiàn)實。但是，以當前的形式，這種技術還有多個局限性。電流會進入到非預期的腦區(qū)，造成副作用，深部腦刺激通常不能有效治療所有癥狀。最常見的做法是，神經刺激器的電池來源放在了鎖骨下區(qū)，但是這種設計會導致導線斷裂和感染的高風險。

　　然而，深部腦刺激對帕金森病的治療產生了重大的影響。這種療法還被用于治療特發(fā)性震顫、肌張力障礙、癲癇以及強迫癥、抑郁、阿爾茨海默病和圖雷特綜合征的實驗治療。深部腦刺激療法通常只有在所有其他療法都用盡的情況下才考慮，但是這種仿生學療法給許多患者提供了新的希望。感謝這兩位卓越科學家做出的巨大貢獻，我們進入到了人類神經網(wǎng)絡調制的時代。

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