7月19日,首都医科大学宣武医院赵国光教授团队在Molecular Psychiatry(IF:13.4)期刊上发表了题为“Evidence of a large current of transcranial alternating current stimulation directly to deep brain regions”的研究论文,该研究在国际上首次揭示了颅外刺激电流可以直接刺激到颅内深部核团,也是世界上第一次证明了无创经颅交流电刺激技术直接刺激到海马、杏仁核等颅内深部核团所需的电流强度。这一成果不仅使无创神经调控技术从定性治疗走向了定量治疗,而且为今后物理治疗奠定了新的理论基础,并且为脑疾病的治疗指明了方向。该研究结果具有重要的科学价值,开创了无创神经调控技术的新纪元,使宣武医院成为该研究领域的世界领导者。
宣武医院神经外科单永治教授为第一作者,中国科学院电工研究所张广浩博士、宣武医院赵国光教授为文章通讯作者。
颅内深部核团,诸如海马、岛叶、杏仁核,与许多大脑疾病密切相关。宣武医院先期研究结果显示15mA无创经颅交流电刺激技术治疗慢性失眠和抑郁症疗效显著。然而,国际上从未发现或证明在人清醒状态下(即,不影响意识状态下)电流强度直接刺激到大脑深部核团的定量关系。因此,探索不同电流强度刺激脑叶、深部核团的深度和广度,对于研究大脑疾病的机制和精准治疗有着非常重要的意义。
赵国光教授团队长期从事功能神经外科和SEEG脑电的相关研究。研究团队筛查和综合评估了45例药物难治性癫痫(DRE)受试者,并对其中11例接受seeg置入患者的海马、岛叶、杏仁核等不同大脑深部重要核团的颅内电极(SEEG)数据进行了大数据分析,随着颅外给予受试者1,3,5,7,9,11,13,15 mA的不同电流强度刺激,分析各深部神经核团局部场电位(LFPs)强度后发现,≥7mA强度的交流电能够直接刺激到每一受试者的双侧海马、双侧岛叶、双侧杏仁核。
图1 研究流程概述。图a:对45例药物难治性癫痫(DRE)患者进行验证,并对其治疗效果进行综合评价。其中11例DRE患者签署知情同意并接受tACS治疗,然后接受相应的干预和随访。图b:tACS治疗步骤。每位患者接受一组交流电治疗,从1mA开始,每次增加2mA,直到达到15mA。在15mA持续60分钟。图c:刺激设备安置。前额放置一个电极,两侧乳突区放置两个电极。图d:9mA刺激波形示例。每个刺激波形由上升期(Tu),稳定期(Ts),下降期(Td)组成。图e:各种刺激电流Tu、Ts和Td的详细情况。图f:9mA刺激模块示例。刺激持续时间为1s,中止时间为5s。图g:9毫安刺激脉冲示例。刺激脉冲每周期为12.9ms,方波。SEEG:立体定向脑电图,tACS:经颅交流电刺激。
这一里程碑式的研究成果,使人们首次可以在定量的基础上重新认识、理解及应用无创神经调控技术干预各类大脑神经精神疾病。并且为进一步探索和发展新型无创神经调控技术干预/治疗脑疾病提供了全新的理论基础和研究方向。
该研究得到了北京市卫健委脑网络性疾病干预和临床应用项目(11000022T000000444685),北京市高层次领军人才(2022-02-10),科技部重点研发项目(2022YFC2503900, 2017YFC1310001)等资助。
现任首都医科大学宣武医院院长、国家神经疾病医学中心主任、国家老年疾病临床医学研究中心主任、国家卫健委脑损伤评价与质控中心主任、首都医科大学宣武医院神经外科立体定向与功能性脑病中心主任。长期从事药物难治性癫痫、三叉神经痛、面肌痉挛等颅神经及功能性疾患,以及疑难性脑病立体定向活检/诊疗研究。主持“科技创新2030-脑科学与类脑研究重大项目研究”及其他国家级重点攻关计划4项。以通讯作者身份在Lancet Public Health、Nat. Commun.、Alzheimers. Dement.、Sci. Bull.、Hum. Brain Mapp.等专业期刊发表论文80余篇,主编或主译著作5部。以第一完成人获北京市科技进步奖一等奖1项、中华医学科技奖一等奖1项。
首都医科大学宣武医院神经外科主任医师、硕士生导师。奥地利维也纳大学总医院神经外科访问学者。现任首都医科大学癫痫临床诊疗与研究中心副主任,国家神经外科机器人专委会常委,世界华人神经外科医师协会放射神经外科专家委员会常委。国家卫健委能力建设和继续教育神经外科专家委员会委员。中国抗癫痫协会SEEG专委会学术秘书,神经调控专委会委员,结节性硬化专委会委员,北京中枢神经系统肿瘤学组委员,北京医学会功能神经外科委员。曾获北京市科技进步一等奖,中华医学科技奖一等奖,现主持科技部十四五重点研发项目及北京市自然科学基金重点课题。
中国科学院电工研究所生物电磁学北京市重点实验室副研究员,硕士研究生导师,中国科学院青年促进会会员,中国神经科学学会会员,主要研究方向为生物电磁技术。主持十四五国家重点研发计划课题一项,国家自然科学基金项目两项。发表论文10余篇,第一发明人授权发明专利10项。