兩種類型的神經刺激已在臨床上得到證實。腦深部刺激（DBS，https://spectrum.ieee.org/tag/deep-brain-stimulation）需要在腦組織深處植入電極，并將其連接到胸部的電池供電脈沖發生器。這涉及到大手術，但一旦技術到位，患者就可以毫無問題地生活——直到幾年后電池需要更換。還有經顱磁刺激（TMS，https://spectrum.ieee.org/tms-for-addiction），即從頭部外部傳遞強大的磁脈沖，以改變腦細胞的活動。該方法不需要手術，但患者需要經常到醫院回診，因為他們需要接受連續大約六周的治療。

現在，有這樣一項新技術可以兩全其美：微創神經刺激設備，患者可以在自己家里操作。

發布在服務器medRxiv上的一篇預印本論文（https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.09.13.23295460v1）中，神經工程師描述了一種微小的無線設備，它可以植入頭骨下方，位置在大腦周圍一層叫做硬腦膜的保護膜上方。

該研究的合著者、萊斯大學教授Jacob Robinson告訴IEEE Spectrum，他預計該過程將耗時不到30分鐘。之后，患者可以在可穿戴耳機的幫助下在家進行治療，該耳機可以向植入物傳輸功率和指令。Robinson還是Motif Neuroscience的聯合創始人，這是一家試圖將該技術商業化的初創公司。

他說，“真正的突破”是該設備的無線電力傳輸系統。它始于可穿戴耳機中的一個發射器，該發射器發射磁場。植入物中有一種磁電材料，它在磁場的存在下振動，還有另一種將這些振動的機械能轉化為電的成分。

Robinson說，這項技術與將超聲波與壓電晶體配對所做的工作有點相似，壓電晶體將聲波振動轉化為電能，并可以為微小的神經植入物提供動力。Robinson說：“超聲波的挑戰在于，很難與焦斑對齊，也很難穿過空氣或骨骼，因為有所有這些反射界面。”

在對一名已經在接受腦部手術的人類志愿者進行的概念驗證實驗中，Robinson的團隊證明了他們的微型設備（直徑約9毫米）可以通過硬腦膜刺激大腦。他們將植入物放置在硬腦膜上，并位于大腦中控制運動的運動皮層上方；當他們打開設備時，志愿者的手收縮了。該實驗類似于TMS診所校準設備的方式：在患者治療開始時，技術人員將儀器放在運動皮層上，并打開電源，直到患者手上的肌肉收縮。

然而，從讓手收縮到為患者提供持久的疾病緩解（如抑郁癥），這是天壤之別。事實上，抑郁癥已經用TMS治療了，它也是DBS試驗的目標應用。DBS首席研究員、西奈山衛生系統神經學家Helen Mayberg表示，她期待著看到“這項技術如何在運動皮層以外的大腦位置使用”。

研究人員的下一步——這是一個重大的步驟——將是美國食品藥品監督管理局批準的臨床試驗，看看他們的大腦刺激器是否對抑郁癥患者有治療作用。如果它通過了這項測試，他們的技術可以被考慮用于許多其他神經精神疾病，這些疾病是最近有希望的TMS試驗的重點，包括強迫癥、成癮、阿爾茨海默氏癥和創傷后應激障礙。

卡內基梅隆大學研究下一代神經接口的副教授Maysam Chamanzar表示，預印本中的結果給他留下了深刻印象。“利用磁電效應將能量轉移到組織中是一個有趣的想法，”他這樣告訴Spectrum，“無線傳輸的功率和植入物的電壓水平令人鼓舞。” Chamanzar說，他希望看到有關該設備可靠性和安全性的長期數據。他還想知道該設備是否可以在不犧牲太多效率的情況下進一步小型化，以及它是否可以通過硬腦膜精確瞄準大腦的小區域。但“這項工作顯示了偉大的第一步”，他說。

Robinson認為Motif的技術比TMS有幾個優勢。他指出，一些研究表明，增加TMS治療的持續時間或頻率可能會產生更好的結果，而Motif的家庭治療方案可以很容易地改變這些變量。此外，未來的臨床試驗可能會在不同的地方植入幾種植入物，以改變神經回路中多個位置的大腦活動。最后，該設備可以做的不僅僅是刺激大腦；它還可以記錄其電活動，以便收集治療效果的數據。人們對“閉環”系統非常感興趣，它利用患者對刺激的反應來進行調整。

Robinson說，這項技術的設計為未來的改進留下了很大的空間。“分離植入物和可穿戴設備令人興奮的是，”他說，“植入物可以具有刺激和記錄等功能，之后我們可以更新可穿戴設備，以支持閉環神經調控等功能。我們的愿景是，隨著時間的推移，我們可以使用同一植入物或植入物網絡解鎖患者特異性和適應性療法。”

審核編輯：彭菁