如何用电来控制大脑
1163字
2019-10-20 19:33
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火星译客

这是经典科幻小说情节中会用到的装置:被植入某人大脑的一个芯片,随着电流的震动,他们的大脑突然受到了其它人控制。

像所有优秀的科幻小说一样,这大多是虚构的。但这里面有一些是真实的科学。

显然,你不能只靠在某人大脑中植入芯片,就开始操纵他们的想法和行为。

但是医生和科学家可以用电来激活或抑制大脑的某些部分,帮助治疗严重的躯体或精神疾病。

这些治疗改变了许多患者的生活,尤其是那些对药物或心理治疗等其他疗法反应不佳的患者。

将电用作一种医疗手段并不是什么新鲜事:几个世纪以来,我们都知道电可以影响大脑和神经功能。

但很长一段时间,我们不明白其原因。

例如,古罗马人知道用一种会放电的电鳐鱼,来治疗出现头痛或癫痫等各种症状的患者。其实就是把鱼放到你身上。

这种鳐鱼能把任何与之接触的东西击晕,所以当时的医学专家就把鳐鱼放在病人头上,使他们的症状麻木。

把鱼放上去!

我们怎么知道他们不明白为什么这样会有效呢?因为他们有时也用同样的方法治疗痔疮。

把鱼放上去!

早在19世纪,医生们就开始尝试给暴露出的人脑通电。

一位医生曾对斩首囚犯暴露出的大脑皮质进行实验。他发现用电刺激皮质表面,他可能会让脸部扭曲。

虽然这挺可怕的,但至少提供了一些新的科学见解。这证明了电能直接刺激大脑。

科学家们开始了解一个非常重要的事实:人类的神经系统依靠电来工作。

神经细胞利用电和化学物质相互交流,把小块信息传遍身体和大脑。

你的身体依赖这些电信号来做任何事情。从微笑到走路,处理记忆或感觉,所有这些都会回归到大脑中的电信号。

从20世纪30年代开始,医生们就是基于这种知识,开发出一种叫做蒙特利尔程序的方法来帮助治疗癫痫患者。

这种方法使用电子探针直接刺激患者大脑皮层的不同部位。

在切除病人头骨的一部分后,医生通过探针用电来触发大脑的不同部分。

当病人醒着并提供反馈时,医生会用探针刺激大脑的不同部位——这会产生病人可能报告的闪光或气味之类的感觉。

癫痫患者有时在发作前会有“先兆”,这些“先兆”可能涉及非常特殊的感觉或知觉,比如烤面包的味道。

如果病人报告电刺激后的感觉和引起癫痫先兆的感觉相似,医生就知道他们找到了导致癫痫发作的大脑部位。

他们可以去除或破坏那里的一小部分组织。听起来很奇怪,这通常能成功降低患者癫痫发作的风险。

蒙特利尔程序也被用来描绘大脑,特别是感觉和运动皮质。

到20世纪下半叶,医生们已经了解到,某些类型的电刺激对于治疗与帕金森病等神经运动障碍相关的症状尤为有效。

虽然还没完全理解其原理,但人们相信电刺激会影响大脑中称为神经元的神经细胞相互交流的方式。

例如,深部脑刺激,或简称为DBS,通常用于治疗与帕金森病相关的症状。

将电极植入病人的大脑深处。这些电极释放可控的电信号,这些信息可能会使大脑释放一种我们都会使用的携带能量的分子,三磷酸腺苷ATP。

随着大脑释放ATP,逐渐形成一种叫做腺苷的化学物质,从而开启一个有助于减缓与不可控制运动(如震颤)相关的神经信号的过程。

尽管DBS最初获准帮助治疗帕金森氏病,但它也能帮助治疗与抑郁症或强迫症相关的症状,因为DBS有助于调节大脑活动。

到了60年代和70年代,研究人员开始在大脑内进行电子植入物实验,以帮助治疗慢性疼痛、癫痫和其他神经疾病。

但这些植入物中的大多数都不实用,因为它们需要庞大的外部电源。

然而,20世纪60年代心脏起搏器的发明表明,可以将移动电源安全地置入人体内。

例如,对于植入患者大脑的电极,由放置在患者胸部的小电源控制。

今天,人们利用许多不同的脑刺激疗法来帮助治疗各种疾病。

除了DBS外,还有电休克疗法,或称ECT。这种方法用于治疗抑郁症和精神分裂症等疾病。

采用ECT时,电流通过患者头皮上的电极,触发大脑导致短暂的癫痫发作。

我们仍然不确定ECT在大脑中的工作方式,但它可能涉及多巴胺等神经递质的变化,以及大脑的应激反应。

同样,一种称为迷走神经刺激的技术使用电脉冲刺激与癫痫发作相关的大脑部位,治疗癫痫。

它也可以用于治疗其他疾病,如严重的抑郁症。在这种情况下,脉冲来自植入患者胸部的装置,它会刺激左侧迷走神经,该神经将信号传至大脑。

这种神经是控制系统的一部分,有助于调节心率等非自主行为。

它也有点像一条高速公路,从大脑到心脏、腹部、肺部和颈部,再到背部共享信息。

这些脉冲可能通过刺激神经元释放神经递质来帮助控制或限制癫痫发作的影响,神经递质有助于改变某些细胞的兴奋性,降低甚至停止癫痫发作。

脑电植入听起来像科幻小说,但这些技术都与现实为基础。

脑刺激技术已经从根本上改善了医生治疗神经和心理健康疾病的方法。

随着这些技术的进步,神经科学家有望继续开发更有效、更少侵入性的治疗方法,真正改变世界各地无数人的生活。

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