慢性疼痛就像一部恐怖电影怪物偷偷摸摸地偷偷摸摸。这是令人难以预测的,寂静的徘徊,当它罢工时,它往往太晚了。更雄心蛋叫,我们最好的武器免受It-疼痛药物 - 可以增加疼痛强度随着时间的推移。随着阿片类疫情可悲的是,甚至疼痛药物也是一把双刃剑。

现在是新东西的时候了。本周,来自纽约大学医学院的一群人完全表示“不谢谢”。反而,他们设计了一个连接两个脑区的“神经桥”:一种对检测疼痛至关重要,对方在激活时抑制疼痛。

对于脑植入,这个特别特别。它基本上是间谍和睡眠者代理的标签。“间谍”倾听电气喋喋不休的电气喋喋不休,在一个痛苦的痛苦和数十个其他任务中进行痛苦 - 并实时解码。一旦它检测到暗示“发现疼痛”的电信号,它将信息发送到“卧铺代理”,该计算机芯片植入大脑前部的计算机芯片。然后,芯片自动触发光束以刺激区域,激活可以覆盖疼痛信号的神经元。

是的,它很狂野。

这种特殊的脑机接口(BMI)的美是它只是在那里激活疼痛,而不是一直炸掉大脑。也就是说,它是具体和有效的。

目前,该设备仅在大鼠中进行了测试。作者写道,它是调整未来大脑的“蓝图”,以便在未来缓解疼痛。

“我们的研究结果表明,即使在传统上难以确定或管理的情况下,这种植入物也为疼痛治疗提供了有效的疼痛策略。博士。景王和瓦伦蒂诺D.B.Mazzia,谁领导了这项研究。

关闭循环

从犹他州阵列和荆棘,脑植入物的OGS,到Neuralink的时尚神经界面用缝合电极线,脑植入物已达到主流状态。

但大多数人只处理等式的一部分:感应和解码。它已经是一个静脉的任务,并允许大脑以字面上链接到计算机。猴子用他们的思想玩Pong。瘫痪的人打字或用脑波浏览网络。

较难的部分是将大脑连接到自身 - 或神经系统的其他部分。不是使用解码信号来控制光标,而是该信号控制另一个脑区域或身体部位。

例如,假肢手可以配备电刺激器,通过释放剩余的神经来传递压力,温度或其他感觉的感觉。然后将这些信号传送到大脑,在其中解码它们,并通过单独的神经高速公路发送订单,以控制手动移动。另一个例子是脑刺激器,其检测与癫痫发作相关的异常电气模式,并自动ZAP脑区域以破坏这些信号。

这些系统单独从传感或行动中,以复杂地连接它们的名称“闭环系统”。它们与我们自己的大脑类似:接收输入处理数据的区域并将其传输到其他相关区域。然后,这些信号触发结果意识,移动或可能是感觉的变化。

神经桥

这位作者的灵感来自先前的研究,为疼痛设计了闭环系统。

它是否有效是一个硬币折腾。团队说,使用闭环脑植入是感官障碍的“高度投机”。与电动机运动不同 - 例如,控制光标疼痛非常难以在大脑中放下。

作者表示他们首先必须决定“用于信号检测的输入臂和用于处理的输出臂”。

对于输入(疼痛解码)臂,它们磨削前铰接皮质(ACC),大脑的U形条带,被证明可以在动物和人类中处理疼痛。在这里,它们植入了电极的微阵列,以听到脑信号。

输出处理臂是插入预前额叶皮质(PFC)中的光纤。以前的研究表明,PFC神经元的激活可以抑制来自啮齿动物和灵长类动物的ACC的疼痛信号。如果ACC是一个哭泣的小孩托成他的脚趾,PFC是父母的“它会好起来的”。光纤使用光源 - 一种利用光来控制遗传工程神经元的方法 - 以激活PFC。系统在一起形成了一个实时反馈回路,理论上,一旦它在大脑中引发,就会抑制疼痛。

缓解疼痛

该团队首先在大鼠突然进行了突然疼痛的系统 - 在热炉上烧掉手的类型,或踩在乐高块上。解码器,一种称为“状态空间模型”的算法可以可靠地解析高达80%的疼痛信号,精度高达80%和几秒钟延迟。它还可以可靠地拾取机械疼痛的信号 - 像缝纫线时捕获指尖的尖端一样,浅pin撬 - 一个灯撬刺刺刺。

一旦团队转向刺激器,动物略微慢慢地撤回了他们的爪子40%,表明疼痛缓解。

在另一项测试中,炎症 - 思想关节炎,慢性背部疼痛或纤维肌痛 - 团队将大鼠放入双室。在一侧,当检测到疼痛信号时,植入物打开。另一方面,它随机打开。大鼠在前腔室中花了更多时间,表明植入物在发生时致力于疼痛。

同样,植入物也适用于神经性疼痛 - 问题是疼痛本身的条件。在这里,传递疼痛的神经和传感器变得超声,因此即使是轻微的触摸也会感到疼痛。在这里,大鼠也响应脑植入物,在腔室中花费更多的时间,其中疼痛缓解。

一个新的痛苦管理时代

这项研究破坏了地面。它是第一个使用智能,闭环大脑植入物的首选,以实时检测和缓解疼痛的爆发。它也是第一个靶向慢性疼痛的,这通常是没有已知触发的没有引发。

但这只是一开始。虽然大多数脑植入物在大鼠的研究开始,但它是一条延长啮齿动物的漫长道路,以灵长类动物。一个特殊的挑战是捕获疼痛信号的地方。该ACC,团队植入电极以检测本研究中的疼痛信号,是一个种类的大中心站。它与其他大脑区域具有巨大的联系,除了疼痛处理 - 同理心,决策,社会行为之外,还提供了多种角色。

“目前,因为我们没有针对疼痛治疗的特定解剖靶,大多数大脑区域......将不可避免地具有非特异性效果,”作者说。

对于原型方法,作者解释说,从ACC记录的活动可以用于疼痛检测,并补充说该界面可以揭示用于在动物模型中记录慢性疼痛信号的更好目标 - 并且可能在人类中。

特别洁净的是,刺激的脑区域通常不会产生任何兴奋感,阿片类药物的垮台。这意味着它可能会降低成瘾的机会。并且由于系统仅在检测到疼痛信号时刺激大脑,因此大脑适应刺激的可能性降低。也就是说,而不是将大脑转变为需要更愿意的酒精,这更像是偶尔的社交饮酒者。

虽然脑植入似乎是治疗疼痛的矫枉过正,但对于慢性患者,它们可以代表一种新的选择 - 类似于给予癫痫的人的选择,谁是第一个植入闭环的BCIS来遏制癫痫发作,给予他们的癫痫发作them hope when drugs didn’t work.

作者说,我们可以在大脑中的信号中解码疼痛。我们的结果表明,有可能抵消这些信号,具有新的“蓝图进行治疗。”

图像信用:MichałMancewicz./uns

Shelly Xuelai Fan是一个神经科学家转向科学作家。她在不列颠哥伦比亚省大学的神经科学中完成了博士学位,在那里她开发了新的神经变性治疗方法。在研究生物脑的同时,她对AI和所有东西都很着迷。毕业后,她搬到了UCSF,研究了恢复老年大脑的基于血液的因素。她是 ...

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