深腦層電刺激─對抗神經疾病的超級武器

2013⋅05⋅07
深腦層電刺激─對抗神經疾病的超級武器
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2013⋅05⋅07
深腦層電刺激─對抗神經疾病的超級武器

早在7000年前的拉丁美洲一帶,我們的祖先就已發展出神經外科技術,他們會在患者的頭骨上鑽出一個小洞,這是因為當時的人們意識到「大腦」是問題的根源,他們深信患者遭邪靈附體,若能成功將惡靈驅逐出大腦,便能根治這些詭異的神經疾病。

那麼,7000年後的今天,我們對神經外科術的認知又有什麼變化呢?多倫多大學神經外科專家Andres Lozano幽默地表示:「其實沒有太大的改變!」,瘋狂的外科醫師仍迫不及待地想在你的頭上開洞,聽起來就像是恐怖片中的橋段?


先別慌,因為這麼做其實是有科學根據的,如眾人所知,不同區塊的大腦掌管著各種諸如肢體動作、視力、食慾、記憶…的行為,神經系統在運作正常時,一切風平浪靜,但要是神經元在迴路中胡作非為,發起罷工行動、擅離工作崗位,系統便會出現異常。

若暴動發生在運動神經迴路,就會產生出如「帕金森氏症」,影響我們肢體運作的疾病;若出問題的是掌管情緒的迴路,「憂鬱症」便會找上門;「阿茲海默症」則源於我們大腦中記憶和認知的區塊。

因此,醫師就像是警察一樣,他們得先設法揪出這些「麻煩製造者」藏匿的位置,再干預、鎮壓這些叛亂份子的行動,進而控制症狀幅度,Andres表示,這其實和手動調整電台頻率的情況差不多,一旦我們找到了對的電台,無論爵士樂也好、歌劇也好,我們便可透過音量控制鈕來決定音樂聲音的大小。


神奇的遙控器─深腦層電刺激

就和聰明的老祖宗一樣,科學家們了解到大腦一切的癥結點,在分析出發生故障的區塊後,接著就輪到深腦層電刺激(Deep Brain Stimulation-DBS)登場了,首先,外科醫生會在病患頭骨上鑽出一個硬幣大小的洞,接著在患者頭部植入電極導線(electrodes),並於前胸埋入電子起搏器,搭配一支外觀和電視遙控器沒什麼兩樣的控制器,藉此調整該迴路頻率;至今全世界已有10萬多人接受過這個看似工程浩大的DBS手術了。


奪回對肢體的主控權

接著,Andres更展示了驚人的實驗成果,在實驗記錄片中,一位受帕金森氏症所苦的老太太,肢體在發病時不自主地劇烈顫抖著,但之後,神奇的事發生了,就在醫生開啟DBS開關的剎那,患者就像被切換到不同模式般,立刻恢復至正常狀態,讓人不敢相信眼前的畫面。

在另一場實驗中,Andres介紹了他在專研神經學的漫長過程中,最鼓舞人心的案例。他和團隊在1997年時正為該如何治療一名肌張力障礙(Dystonia)男童病患而傷透腦筋,肌張力障礙是一種遺傳性疾病,該案例中的患者在六歲後肢體肌肉開始不受控制地扭曲,在接受實驗療程時甚至已完全喪失行走、站立的能力,最終只能攀爬在地上苟延殘喘,任何藥物上的治療都無法有效改善男童的肌張力障礙症狀。對此,治療團隊決定運用之前治療帕金森氏症的DBS電極刺激療法,希望能藉由同樣的手法控制鼓躁不安的神經元。三個月後,男童活繃亂跳地奔跑著,現在的他已回到故鄉以色列讀大學,過著和一般人一樣再正常不過的生活。


剷除腦內的憂鬱因子

接連幾次的成功經驗不禁燃起了Andres的好奇心,「DBS治療法是否在其他神經疾病上是否也起的了作用?」因此在接下來的實驗中,神經學家決定先從困擾著全球數百萬人的憂鬱症開刀,憂鬱症在醫學上有許多不同的療程,但仍有10~20%的重度憂鬱症患者對現存的治療法無動於衷。

Andres從比對憂鬱症患者和正常人腦部活動開始,利用「正電子掃描」(PET Scan)檢視兩者的差異。在英文中,「blue」可用來形容憂鬱,而實際上,科學家們也確實在腦中發現了幾塊掌管情緒、決策、動機的藍色區塊,憂鬱症患者缺乏動機及熱情的情況即源於這些藍色區域,而掌管「悲傷」情緒的中樞,則是一個被稱為Cg25的紅色區塊,這處「傷心小棧」具有讓我們在回想起過世親朋好友後,隨之悲從中來的能力,當悲傷情緒自滾燙的Cg25紅色區爆發後,其餘主控「動機」和「激勵」的藍色區開始失靈,憂鬱症便開始蔓延。

在確定故障的區塊後,Andres和同事決定在重度患者的Cg25區植入電極導線,在先前的腦部掃描觀測中,重度憂鬱症患者的Cg25區呈現濃濃的紅色,其腦部額葉的藍色區卻是一片死寂,但在Andres實行了三~六個月不間斷的DBS深層電刺激後,患者的情況竟開始逐漸好轉,紅色區的勢力範圍被大大地削弱,而原本無聲無息的藍色區也開始有了朝氣。


重組記憶拼圖

既然DBS能讓我們奪回支配動作及情緒區塊的主控權,那麼,電極術是否也能讓我們變得更聰明呢?面對這個看似玩笑話的問題,Andres的答案是肯定的!只不過,我們得把這項技術用在真正需要幫助的人、例如無數受阿茲海默症所苦的患者身上。

失憶是阿茲海默症最主要的特徵,DBS治療的區域也就理所當然坐落在掌管「記憶」和「認知」的腦區,一個被Andres形容為「聯繫記憶迴路的高速公路」,稱作「穹窿」(fornix)的地方。另外,葡萄糖在阿茲海默症中扮演了極其關鍵的角色,我們的大腦約僅佔整體重量的2%,卻消耗了比其重量多上10倍的葡萄糖,輕度認知障礙及阿茲海默症的成因便源自這20%葡萄糖攝取量,科學家在觀測腦內活動後發現,罹患失憶症的患者的大腦中央就像是停電般遭黑暗吞噬,因為這些區域逐漸拒絕吸收葡萄糖養分,大腦記憶拼圖的中央便開始崩裂。

Andres提出的疑問是,「我們是否重啟斷電區的電源,重組記憶拼圖?」 DBS實驗療程顯然沒有讓他失望,患者的大腦在接受DBS療程後,逐漸恢復了吸收葡萄糖的功能,這也顯示阿茲海默症患者的記憶仍存放在腦中,他們只是忘了開燈罷了!


和擾人的鬼魅說再見

雖然上述幾項療程有些可能還處於實驗階段,Andres對DBS療法日後在醫學上的應用樂觀其成,他表示,除了調節神經疾病症狀,電療概念在未來更可以運用在修復受損的大腦功能上,而研究DBS技術最令人振奮的,便是橫跨工程學、神經學、成像科學、精神病學的跨領域團隊合作模式了。期望某天,我們真的能運用這支神奇的DBS遙控器,讓長久盤踞在人們腦中鬼魅永不復返!


撰稿:Paul

發佈於2013⋅05⋅07
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