電刺激大腦的研究
科學家們最近對一種叫做中央丘腦的腦區進行電刺激的想法越來越感興趣。這種方法可以幫助因腦部受傷或麻醉而失去意識的人恢復意識，並且可以提高清醒動物的認知能力和表現。不過，這種方法叫做CT-DBS，可能會有副作用：癲癇發作。麻省理工學院 (MIT) 和麻省總醫院 (MGH) 的研究人員在清醒的小鼠身上測試這種方法，並量化了不同刺激電流下癲癇發作的可能性，並警告即使在低電流下也可能會發生。
研究的重要性
共同資深作者艾默里·N·布朗（Emery N. Brown）表示：“了解這種癲癇活動的產生和流行是很重要的，因為基於腦刺激的療法正在被越來越廣泛地使用。”他是MIT皮考爾學院 (Picower Institute for Learning and Memory) 的醫學工程和計算神經科學的愛德華·胡德·塔普林教授。
癲癇的表現
在大腦中，與CT-DBS相關的癲癇發作表現為“電圖癲癇”，這是神經元之間在廣泛頻率範圍內的電壓爆發。在行為上，它們表現為“失神癲癇”，此時受試者會出現空洞的凝視，並靜止約10到20秒。
研究方法
在這項研究中，研究人員希望找出一個CT-DBS刺激電流，這個電流在臨床上是低於200微安培的範圍內，能夠可靠地避免癲癇發作。
為了找到這個理想的電流，他們制定了一個方案，從1微安培開始短時間的CT-DBS刺激，然後逐步增加到200微安培，直到找到一個電圖癲癇發作的閾值。一旦找到這個閾值，他們就會在下一個最低的電流水平上進行更長時間的刺激，希望不會發生電圖癲癇。他們對不同的刺激頻率進行了這個測試。令他們驚訝的是，在這些更長的刺激試驗中，電圖癲癇仍然發生了2.2%的時間（即996次測試中有22次），並且在12隻小鼠中有10隻出現了癲癇。在僅20微安培的情況下，小鼠在244次測試中仍然有三次經歷了癲癇，發生率為1.2%。
研究結果
共同首席作者弗朗西斯科·弗洛雷斯（Francisco Flores）表示：“這是我們需要報告的事情，因為這真的很驚訝。”他是皮考爾學院和CBMM的研究附屬者，也是MGH的麻醉學講師。伊莎貝拉·達拉·貝塔（Isabella Dalla Betta）是皮考爾學院的技術助理，與他共同領導了發表在《腦刺激》（Brain Stimulation）上的這項研究。
刺激頻率對癲癇風險沒有影響，但隨著電流水平的增加，電圖癲癇的發生率也增加。例如，在50微安培的情況下，癲癇發生在190次測試中的5次，而在100微安培的情況下則在65次測試中的2次。研究人員還發現，當電圖癲癇發生時，在較高的電流下發生的速度比在較低的電流下快。最後，他們還看到，如果刺激大腦的兩側丘腦，癲癇發作的速度會更快，而不是僅刺激一側。有些小鼠表現出類似失神癲癇的行為，而其他小鼠則變得過度活躍。
未來的研究方向
目前尚不清楚為什麼有些小鼠在僅20微安培的情況下會經歷電圖癲癇，而有兩隻小鼠即使在200微安培時也沒有經歷癲癇。弗洛雷斯推測，可能存在不同的腦狀態，這會改變在丘腦刺激期間癲癇的易感性。值得注意的是，接受CT-DBS的患者在經歷創傷性腦損傷後通常不會出現癲癇，而在麻醉下的動物也不會。弗洛雷斯表示，下一階段的研究將旨在辨別相關的腦狀態。
研究的支持
研究的支持來自JPB基金會、皮考爾學院、喬治·J·埃爾鮑姆（George J. Elbaum）等人的捐助，以及美國國立衛生研究院 (National Institutes of Health)。
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