深层脑部电刺激:进展过快的神奇疗法

把电极放在大脑中有助于治疗从抑郁症到肥胖症等各种疾病,但是最近的失败表明我们对该技术知之甚少。

把电极放在大脑中有助于治疗从抑郁症到肥胖症等各种疾病,但是最近的失败表明我们对该技术知之甚少。

神经科学领域的一场革命似乎正在到来。该革命能让13岁的自闭症孩子第一次开口说话;能让那些多动症的人不再经受身体剧烈抽搐带来的骨骼伤害;能阻止人们因暴饮暴食而肥胖,并且能防止厌食症患者吃的太少。

这一革命性的治疗方法是一种深层脑部刺激,通过在大脑中植入电极来控制问题行为。通过成功治愈帕金森患者的部分严重症状,证明了该技术的可行性。过去十年,在心灵和大脑疾病的范围,已经投入使用且稳步扩大,这一显著成果将进一步扩展其应用范围,甚至抑制怪癖或心理变态等欲望。

然而,最近这种奇妙的治疗方法却受到了严重的打击。就治疗方法的使用范围和从外围到核心所带来的伦理问题来说,两次失败的临床试验让神经科学家走入了死胡同。

随着外科手术的发展,深层脑部电刺激疗法已经相当简单。病人头上戴着刚性结构,然后在头骨上钻两个洞,通过这两个洞,医生将直径类似于意大利面的两根金属电极伸入到影响这些症状的脑区。德国波恩大学医院神经外科医生Thomas Schläpfer描述说:「该过程感觉就像把针穿过黄油。」在第二步手术中,医生将一个秒表大小的脉冲发生器植入病人锁骨下,通过皮下组织的牵引连接到电极。在接下来的几周,技术员通过调整参数,如电压和脉冲频率来调整流入大脑的电流,直到调整到最优。

脑起博器

很难夸大这些电刺激的影响,轻击起博器开关震颤就消失了,握不住茶杯的人双手会突然不再颤抖。20世纪90年代中期,该治疗在欧美盛行,超过10万个「脑起搏器」被植入到那些会发生震颤以及肌张力失常的帕金森患者脑中,用以减轻他们的肌肉痉挛。对此,大规模的试验佐证了治疗效果。

在这些成功案例之后,1999年,比利时鲁文天主教大学的研究者将该疗法应用于四个具有严重强迫症的人身上。其中三个症状得到改善。自此,从厌食症到耳鸣,甚至吸毒等小实验都快速展开(参见图表)。

迄今为止,在大多数条件下,深层脑部电刺激疗法只是在实验基础上证明可行,仅用于小型研究,通常没有对照组。尽管很多事实证明它能够治疗精神疾病,但从未有过任何大规模的证据表明它能对帕金森和其他运动障碍性疾病起作用。

两项主要试验准备改变现状,来测试深层脑部电刺激疗法是否在控制难治性抑郁症方面有实际价值。美国艾默里大学医学院的Helen Mayberg说,「我们认为这是一种恶性抑郁,主要风险是自杀。」她的研究组是为数不多的在此领域工作了十多年的研究小组之一。20个小型试验的记录下了高达百分之六、七十的改善率。Mayberg说「人们离开非常危险的状态,并且很好地保持了下来,他们仅仅是回归正常。」

这些结果让设备制造商圣尤达医疗设备公司和美敦力公司决定投资数百万美元来做两个大规模的对照试验。通过这些小试验的乐观结果判断,这次实验将会很容易。但是,他们却失败了。

没有任何征兆。「我很惊讶,」马萨诸塞州综合医院神经外科主任Darin Dougherty说道。他参与了美敦力实验。公布的结果表明,16周后,实验组和控制组之间没有显著差异(参见《生物精神病学》,第78卷,第240页)。圣犹达医疗设备公司尚未公布实验数据,但是向《新科学家》透露,由于「成功概率低」而决定终止实验。这种疗法不仅对许多病人无效,有些人的症状甚至恶化了,部分人还出现了新症状。

圣犹达医疗设备公司表示,将继续研究深层脑部电刺激疗法在治疗抑郁症方面的运用,但美敦力则正式退出这一疗法的商业化进程。

「美敦力和圣犹达花费上千万美元却均得到了负面实验结果」, Dougherty说道。折戟沉沙的不仅仅是这些设备制造商。失败的实验彰显了深层脑部电刺激疗法一些令人不安的真相。科学在进步,但我们依旧无法确切得知这一疗法将如何改变人们的大脑。

「关于生物学我们已经知之甚多」,佛罗里达大学盖恩斯维尔分校的神经病学家Michael Okun说道。他已经监督了800多例帕金森患者的植入手术。电极有抑制某些神经元、刺激连接神经元纤维的效果。诸如腺苷和谷氨酸酯等神经化学物质被释放出来。电刺激也对整个大脑有影响,影响其神经元的节律性活动。但要弄清楚其中有哪些影响、是单独还是共同作用下使得震颤停止或强迫症症状消失,「那很棘手」,Okun说道。但这一点并不影响帕金森及震颤,反正电刺激管用。但如果意图扩展应用,使之适用于以更精妙的方式对大脑施加影响的情况,这一点就意义重大了。

究竟是什么导致了副作用也不得而知。这些副作用甚至很可爱:接受强迫症治疗的一个荷兰人突然间对Johnny Cash(美国乡村音乐创作歌手)情有独钟。他偶然间听到《Ring of Fire》,随后为之黯然销魂,当脑部电刺激起作用时,其他歌手都被「禁止」了。也不是所有的副作用都这么无伤大雅。一些接受深层脑部电刺激植入手术以期消除帕金森症状的人称其面临冲动控制障碍,比如过度赌博和纵欲。对其他情形的治疗也导致类似的症状发生。圣犹达的实验中,出现了和这些描述相一致的副作用报告。美敦力实验公布的报告称「精神不良反应」包括抑郁加重和伴有自杀想法。

深层脑部电刺激疗法的副作用一直是公认的,这也是为什么很大程度上它被视作是治疗的最后手段。但现在看来我们需要重新考虑用电击来治疗精神疾病的成本收益。当我们思考这带来的道德困境时,搁置这种疗法是简单易行的,但此举可能会带来更糟的后果。「如果你认为你能改善病人低质量的生活,那么你不提供治疗就几乎是不道德的。」新西兰奥塔哥大学的神经外科医生Dirk De Ridder说。

对一些人而言,深层脑部电刺激疗法可能是福音。「我见到过一些非盲试验的病人已经病入膏肓了,(治疗后)他们的情况得到了改善,有了明显的好转。」 Dougherty说道。除了这种治疗手段还有什么能解释这些呢?「很难用安慰剂效应来解释我们这么多年来见证的改善。」 Schläpfer说。

鉴于这些矛盾,许多神经学家说这些失败的实验并不意味着疗法失败,需要反思的是这些实验设置和运作的方式。「这些实验在协议设计中存在诸多问题」, Schläpfer说。 首先,实验时间太短(美敦力实验是4个月,圣犹达实验则是6个月),导致无法显示一些症状的微妙改善。

这就带来了如何证明的问题。在帕金森的案例中,治疗成功显而易见,震颤停止了。但是诸如抑郁症之类的精神疾病有一系列复杂的症状,治疗的效果就不那么明显了,而且更为主观。「如果你的睡眠、食欲和性欲得到了改善,但你依然提不起兴趣想要自杀,你算是好转了吗?」 Mayberg说道。她想知道,是不是因为依赖主观报告而不是定量的评估导致掩盖了一些成效。

实时观察

Mayberg认为,这些试验突出了寻找抑郁症可测量生物指标的重要性。新技术或许能助一臂之力。美敦力公司为少数研究者(Mayberg是其中一员)提供标准脉冲制造发生器,这种机器在大脑接受刺激期间能实时读出电极周围组织的电力活动。该想法是去分辨哪些大脑活性的改变能显示出深层脑部电刺激克服了抑郁症。「这是我们第一次在实施刺激时能够实时看到我们在做什么。」 Mayberg说。

但是用已存在的深层脑部电刺激方式来处理精神疾病,可能会有一个更普遍的问题。神经科学家发现很多失调发生在发作间歇期,因此恒定地放电刺激也许不是最好的方法。

这很微妙,Dougherty正在致力于这种研究。作为美国大脑计划(BRAIN Initiative)的一个部分,他的目标是治疗以发作性焦虑和惊恐发作为特点的创伤后应激障碍。他的研究组有3千万美元的经费来研究更有响应力的深层脑部电刺激。他们会监控特定大脑区域对即将发生事件的指示振荡波,而不是简单提供持续的电流。只有这样才会使传感器接通电流。他认为这是放开深层脑部电刺激用于诸如抑郁、物质滥用等精神疾病的关键。

所有这些工作将开始提供精神疾病的「脑地图」, 即显示脑的哪部分对某种特定症状有影响的分布图。这会修正我们对精神疾病的理解,纽约Weill Cornell 医学院的医学伦理专家Joseph Fins如是说。例如,抑郁症可能有不同的亚类型,每种都关联着大脑不同的神经网络,用电刺激这些特异区域来进行治疗。

但是目前,如失败的试验所指示的,我们仍需要对深层脑部电刺激有更多的了解。我们必须小心谨慎,特别是治疗刚开始时,这样会促使人们从更广泛地层面进行考虑,而不是只考虑某个确切的疾病。在过去两年间,Okun说他收到了人们这样的咨询:他们没有精神问题,只是想增强记忆力或者好心情。「这是我们必需要考察的范围。」他说。

Dougherty同意这个看法。「如果你只是抓了个未被研究的失调病人并且说,『嗨,我们做了第一个』,你不会有那种在月球插上第一面旗子的心态,」他说,「有人这么做,令人惊讶。」

Okun有自我约束的伦理学原则:「我们应用技术的唯一初衷就是减轻人类的苦难。」

抑制欲望

新西兰 Otago大学的一位神经外科医生Dirk De Ridder用不寻常的方法治疗酗酒患者。他在三位病人身上尝试了深层脑部电刺激疗法。这三位病人之前用别的治疗方法都失败了,其中一位每夜都喝到失去意识。「第一次的结果非常有希望」,Ridder医生说。他下一个尝试目标是肥胖症,随后慢慢扩大测试治疗范围。

Ridder医生是这拨人当中的一个:好奇脑部深层刺激是否也能抑制那些恋童癖或精神病患者的暴力冲动,例如,「道德功能障碍」一直采取的是为数不多的非侵入性长期治疗方法。刑事精神病患者的再犯罪率徘徊在70%至80%之间。他和同行们宣称,这证明了侵入性治疗的合法。2011年,一位神经外科医生提出,内置电极可以给心理变态者灌输忏悔的能力。

且不说它可能的副作用,这是道德的吗?牛津大学伦理学家Julian Savulescu持不完全否认态度。「如果这是安全有效的,并且个人愿意使用深层脑部电刺激来代替短期监禁的判决,这也许是正当的。」他说。

但是Savulescu对用深层脑部电刺激治疗压抑欲望引起的更深层问题显得不安。「也许最有争议的神经介入干预会带来隐藏于密切认知控制下的欲望,」他说,因为这对自由和自治会有影响。

但是,某些条件也影响我们的意识控制能力。「强迫性神经功能症和上瘾削弱了自由选择的能力。」 Ridder医生说。

这都要归结到我们怎么看待大脑,Ridder医生说。「一个观点是,无论它怎样,我们不应当干扰它,」 但是,如果把大脑仅仅看成某种和肝、肾一样的器官,改善它的功能就不会有伦理问题。根据这种思路,深层脑部电刺激仅仅是一种治疗手段,用来恢复那些因为精神疾病而丧失的控制功能。

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