无副作用、效果超越吗啡,用微电极精准管理大脑“疼痛中心”,科学家探索止痛新方法

大数据文摘·2021-10-18
相比吗啡阵痛效果更好且副作用更小。

从古至今,人类一直在寻求合适的方式对抗疼痛。为了减轻疼痛,人们经常求助于传统的止痛药。不过,这些药物往往伴随着各种各样的副作用,长期服用还有成瘾的风险。

全世界目前有数百万人正在承受慢性疼痛的折磨,长期疼痛通常会导致行动不便、焦虑、对阿片类药物的依赖和抑郁。

最近,科学家们在缓解疼痛的研究上取得了新的进展。瑞典研究员发现,通过一种新的个性化电极大脑植入技术,实现了重大突破,该技术可以缓解剧烈疼痛,而且不会出现通常与镇痛药物相关的常见副作用。

严重慢性疼痛影响日常生活,传统治疗方法副作用大

美国疾病控制和预防中心发表的研究表明,大约 20% 的人口患有慢性疼痛,其中的8%病症比较严重,影响日常生活。

慢性疼痛与许多精神和身体问题有关,从整个社会的视角来看,也是导致生产力下降和医疗保健费用高昂的主要因素之一。也正因如此,科学家们一直在寻求更好的缓解疼痛的方式。

最常用的疼痛管理方法是借助药物。然而,这种方法通常伴随着副作用,有时甚至会产生依赖性或成瘾性。最近,瑞典隆德大学的一组科学家开发了一种无药物技术,可以通过使用超薄、组织友好的微电极进行个性化刺激来减轻疼痛 。

这一研究论文近日发表在《科学进展》上 ,不过尚未在人体完成实验,研究员希望能够在未来8年内推广到人体。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj2847

消除疼痛的副作用:相比吗啡阵痛效果更好且副作用更小

论文的首席研究员、神经生理学教授 Jens Schouenborg 解释说,用于研究的电极非常柔软,对大脑非常温和。它们能够精确地激活大脑的疼痛控制中心,同时避免对产生副作用的神经细胞的刺激。

试验过程中,研究者将向大脑植入一组超薄电极。随后, 仔细隔离提供纯止痛且无副作用的特定电极。这种方法可以实现极其准确和个性化的刺激治疗。

通过激活大脑的疼痛控制中心来停止疼痛,然后只阻止疼痛通路中到大脑皮层的信号传递。

具体来说,研究者通过在 PAG/DRN 中植入深部脑刺激 (DBS) 电极,已经多次尝试使用这种强大的镇痛控制来治疗患有顽固性疼痛的患者。

鉴于高度柔性和薄的微电极比刚性微电极引起的组织反应不太严重并能够提供高精度刺激,它们可能有助于克服最先进的基于模拟的持续性疼痛治疗经常发生的不利影响。不过,由于薄微电极发射电流的能力有限,因此其放置的准确性至关重要。

为了解决以最小的组织反应完成精确的大脑刺激的问题,研究者开发出将高度灵活的超薄微电极插入深部大脑目标的方法。通过嵌入在针形、硬明胶微电极即植入期间膨胀,然后溶解,高度灵活的微电极可以被植入并摊开在深部脑靶。在本研究中通过引入去绝缘触点的多级位置进一步开发了这种设计,目的是在包括 PAG 和 DRN 的体积中提供刺激位点,从而为神经组织在三个维度 (3D) 中的微调、颗粒刺激提供新的范例。值得注意的是,集群设计还减少了事先不知道适当刺激部位的精确位置的问题。

该团队成功地在不影响任何运动技能或感觉系统的情况下,几乎完全阻断了疼痛。该方法在没有与吗啡使用相关的认知影响的情况下大大优于吗啡。

据论文数据,研究者比较了 PAG/DRN 刺激与吗啡(1 毫克/千克,皮下注射)在相同动物(n = 8)中在第 4 至 5 周期间对相同动物(n = 8)的镇痛作用,以衡量 PAG/DRN 簇刺激的镇痛效果。吗啡诱导的镇痛作用不如 PAG/DRN 刺激强。此外,吗啡引起了明显的行为镇静迹象。例如,老鼠通常会在呼吸变慢和闭上眼睛的情况下入睡。此外,吗啡还抑制了 S1 皮质中的自发神经元活动,而在 PAG/DRN 簇刺激期间不存在行为镇静或皮质活动抑制的迹象这些结果表明,与吗啡相比,PAG/DRN 簇刺激产生更强的镇痛作用,且副作用更小。

疼痛研究的第一作者 Matilde Forni 说:“我们的结果表明,实际上可以开发出强大且无副作用的止痛药,这是迄今为止的一个重大挑战。”

希望8年内适用人体,有望治疗帕金森和抑郁症

不过,在隆德的这一研究是在老鼠身上进行的。那么,这一试验结果可以转移到人类身上吗?

Forni 解释说,他们希望能够尽快将使用结果使用在人类身上,因为人脑的控制系统与老鼠的控制系统相当。根据 Forni 的说法,可以调整电极设计以适用于人类。

根据论文另一作者Jens Shouenborg 的说法,该技术原则上可以适用于大脑的所有部分。这意味着它可能不仅仅用于缓解疼痛,还可以治疗像帕金森这样的退行性脑疾病,也可以治疗癫痫和抑郁症等疾病。

据了解,目前这些方向都是有待探索的轨迹,但首先,隆德的科学家们表示,为了将这项技术应用于临床,下一步将是增加微电极的长度和数量以及必要的安全性研究。希望他们的技术能够在不到 8 年的时间内为患有严重慢性疼痛的个体提供治疗。

相关报道:

https://www.universal-sci.com/article/relieving-chronic-pain-with-microelectrodes

本文来自微信公众号“大数据文摘”(ID:BigDataDigest),作者:Mickey,36氪经授权发布。

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