新型电极可“看清”深部脑刺激治疗机理

为了“看清”深部脑刺激是怎样治疗神经疾病的，来自中科院脑科学与智能技术卓越创新中心和北京大学等单位的研究人员，研制了一种基于石墨烯纤维的高度兼容磁共振成像(MRI)的深部脑刺激(DBS)电极，在帕金森症大鼠模型上，实现了DBS下整脑范围内完整深部功能磁共振成像(fMRI)脑激活图谱的扫描，发现了DBS治疗帕金森症效果与不同脑区激活之间的关联。相关成果近日发表于《自然·通讯》杂志上。

传统用于DBS的电极通常会导致磁场的严重扭曲，使电极周围的大面积部位被电极伪影遮挡而变得不可见，严重影响结构和fMRI对大脑的成像和大脑活动的检测。

新研制的石墨烯纤维DBS电极具有高于同尺寸铂铱电极70倍的电荷注入容量。在9.4T高场MRI中，该电极的伪影比同尺寸铂铱电极小得多，并且该电极在施加连续大电流脉冲的条件下，表现出了高稳定性。利用石墨烯纤维电极，以丘脑底核为刺激靶点的DBS，显著提高了帕金森症大鼠的运动能力，减轻了帕金森症导致的运动障碍。

论文共同通讯作者、中科院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员梁智锋表示，实现全脑范围内fMRI脑激活图谱的完整扫描对解析DBS治疗神经疾病的机理、理解DBS对大脑的神经调控作用有重要价值。利用该电极，在帕金森症模型大鼠中DBS-fMRI的同步联用，得到了DBS激活的包括刺激靶点在内的完整fMRI图谱，发现帕金森症大鼠运动速度的提高与大鼠运动皮层、内侧和外侧苍白球、丘脑底核和尾状壳核的激活程度正相关，这些结果暗示了DBS的机理有可能是通过正向和反向激活运动回路实现的。