电气化的大脑：植入式神经电子的故事

OFweek 电子工程 网讯： 今天在全球大约有10万人携带脑部植入的 神经电子 ，但是你们有没有想过这些设备除了治疗疾病还能做什么？

一个护士和一个病人

这是2007年的一个深夜，纽约曼哈顿地区的一家医院里，护士Rebecca Serdans正在值班。但她慢慢察觉到有什么不对劲了——她感到脑后一股越来越强烈的灼热感。

Rebecca长期患有一种叫做肌张力障碍的神经疾病，病发时常常能让她感到虚弱的肌肉疼痛以及行动障碍。而她大脑深部植入的刺激设备（deep brain stimulation）能帮她抑制病发。就像针对大脑的起搏器一样，植入设备向苍白球（位于大脑两侧半球深部的基底核的重要组成部分）输出规律的电脉冲，让她能够自由活动并且免于痛楚。

不过现在，在手术过去的许多年后，她感到植入设备开始时不时地失效了。

在当年刚接受完手术不久她就拿到了一本关于防止设备干扰的手册，比如要避免强磁场和微波炉这样的场所，甚至有的病人需要避开电动汽车上的电池。

但是这附近没有转着的微波炉，没有汽车；她感到随着疼痛越来越强烈，她的肌肉开始麻木了。

她并不知道，就在她站着的地方隔着一堵墙就是加护病房——那里摆放着的核磁共振机产生的磁场足以在10米外让她的植入设备失效。

在忍着疼痛结束了夜班之后，医生帮助她重置了设备——那些症状也慢慢消失了。她回到工作，医生嘱咐她要避开加护病房中的设备。但在这之后的两个月内，她的起搏器罢工了3次。第4次失效时，她踉跄地回到家中，眼前一黑昏倒过去。

在度过了将近20年的护士生涯之后，医院这个地方已经反过来威胁到她的生命。这里分布了太多的磁场和干扰设备，她的上司并不明白核磁共振机怎么了，为什么他手下的护士突然不能在加护病房工作了。

植入设备和大脑的运作

当下，大约有10万人需要携带类似Rebecca的脑部植入设备；其中绝大多数是用于帕金森症的治疗。设备本身由一些植入皮下的线路和电池相连；通过向脑部控制运动的中枢输送脉冲，医生们能够抑制帕金森患者的颤抖。其他的运动障碍比如Rebecca的症状，也是类似的治疗方式。

人类的大脑是如此地复杂以至于初外科医生们只能通过对不同部位的脉冲刺激试验来区分不同的功能中枢——比如刺激这里会让你的左侧肢体瘫痪，而另一处则会导致失语症。通过这样的方式外科医生们也在逐渐绘制成大脑工作的导航地图。

Dr. Kaplitt是当年为Rebecca进行手术的外科医生。他将大脑的工作比成一系列的协作电路。类似肌张力障碍这样的疾病就像是其中的某个电路模块失灵了，而当你植入脑部刺激设备时它“屏蔽了大脑对应模块之间的异常信息，或者说纠正了异常信息”。

但Kaplitt同时也表示这些都是理论上的假设：“脑部刺激的机制目前仍有非常多的不明之处，富有争议。”

这些不解之谜并没有放慢这方面研究进展的脚步。现在脑部刺激植入的相关专利已经能够提升记忆，治愈结巴以及唤起性高潮。试验性的研究已经采用这样的设备来治疗阿兹海默（老年痴呆）以及毒瘾。目前我们针对大脑这些区域的植入设备在技术上远不及运动障碍领域，但我们有理由相信这其中有类似的规律。