2008-11-05

超音波經證明能「遙控」腦部迴路

Ultrasound shown to exert remote control of brain circuits
http://www.physorg.com/news144495604.html

October 29, 2008

在一項與超音波密切相關的(twist on)非傳統使用中,Arizona 州立大學(ASU)的神經科學家開發出一種脈衝超音波技術,那能夠在「遠端」刺激腦部迴路的活動。他們的發現,發表在 10/29 的 PLoS One 期刊上(開放存取),對於「低頻超聲波如何能為了腦部迴路的非侵入式神經刺激(noninvasive neurostimulation)而受到駕馭」提供洞見,而且對於腦部失調與疾病提供了潛在的新療法。

雖然很難想像,醫生有朝一日扳一下開關就能治療創傷後壓力症候群(PTSD)、創傷性腦損傷(TBI)或甚至式阿茲海默症,但絕大多數的我們事實上早已在日常生活中經歷過眾多超音波應用。例如,超音波已用於胎兒與其他診斷用醫學造影上,超音波的牙齒清潔、物理治療或手術上的摘除(ablation)。超聲波也有許多其他非醫療的用途,包括藥物製造、食品加工非破壞性材料檢測、聲納、通訊、海洋學與聲學的測繪。

"超音波的研究及其與生物組織的交互作用,有段豐富的、可回溯到 1920 年代晚期的歷史," 領導研究者 William "Jamie" Tyler 指出。"數個研究小組已證明(超過半個世紀),超音波對於應激的(excitable,興奮型)組織,諸如神經與/或肌肉產生改變,不過在神經元中、細胞層級上的詳細研究付之闕如。"

"我們除了能透過光學上的監測揭開超音波如何刺激神經元的電氣活動之外,我們還能同時使低強度、低頻率的超音波傳播通過腦組織," Tyler 說,生命科學系的神經生物學與生物造影助教授。

由 Tyler 所領導,這個 ASU 研究小組發現,遠端傳送的低強度、低頻超音波(LILFU)能增加電壓閘(voltage-gated)鈉與鈣(離子)通道的活動,在某種程度上足以觸發活動電位(action potentials),並且從突觸(二神經元相接處)釋出神經傳導素。

因為這些過程對於神經元之間的資訊傳送十分重要,作者們提出,這種類型的超音波為調整(modulating)神經迴路的活動提供一種強而有力的新工具。

"神經科學家所使用的許多刺激方法需要使用並「植入」刺激電極、需要「直接」與神經組織接觸或著採用外源性蛋白(exogenous proteins),例如為了神經元光活化而使用的那些," Tyler 解釋。

這項對於新類型非侵入式神經元刺激方法的研究,導致他們再訪超音波。

"我們相當驚訝地發現,功率程度低於一般日常用於診斷用醫學造影程序的超音波,能引起神經元的活動增大,而功率程度更高的反而對它們的活動影響不大," Tyler 說。

其他神經科學家與工程師為了要控制神經系統的活動也正迅速開發新的神經刺激方法,而且數種方式證明在大部分神經系統失調的治療上大有可為。例如,深腦刺激(DBS)與迷走神經刺激(VNS)已證明在精神病學失調(包括:憂鬱、躁鬱、PTSD與藥物成癮)的管理,以及神經病學疾病(例如:帕金森症、阿茲海默症、妥瑞氏症 (譯註:電影《火柴人》)、伊比力斯症、肌張力不全 (dystonia)、口吃 (stuttering)、耳鳴、認知恢復)的治療上有效。此外還有運動神經功能(motor function)與隨之而來的中風以及慢性疼痛。但是到目前為止,這兩種技術雖引起注意,不過因為需要冒險植入刺激電極,因此這些療法通常僅提供給預測(prognoses)最糟糕的病患使用。

在腦部非侵入式的使用超音波,頭號絆腳石之一是頭骨。然而,Tyler 等人用以構成其脈衝式超音波波形的聲學頻率,與一種頻率範圍重疊,最理想的能量獲得在穿顱傳送(transcranial transmission)與超音波的腦吸收之間達成 -- 這讓超音波能夠穿過顱骨同時避免危害到軟組織。他們的研究受到其他研究以高度強烈聚焦之超音波切除腦組織的研究支持,那些研究證明低頻超聲波能透過人類頭顱聚焦。

當問及以此方法遠端遙控腦部活動的潛力時,Tyler 表示,除了醫療介入之外,某些人可能還想到用於電玩或人造記憶的創造上(參考:《魔鬼總動員/Total Recall》這部電影,阿諾片中來趟虛擬火星之旅)。在此之前他們當然還要研究再研究...(後略譯)

※ 相關報導:

* Remote Excitation of Neuronal Circuits Using Low-Intensity, Low-Frequency Ultrasound
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0003511
William J. Tyler, Yusuf Tufail, Michael Finsterwald,
Monica L. Tauchmann, Emily J. Olson, Cassondra Majestic
PLoS ONE 3(10): e3511. October 29, 2008
doi: 10.1371/journal.pone.0003511
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2 則留言:

fsj 提到...

預防洗腎 醫界提醒檢查不要濫用顯影劑

中央社 2008.11.06

愈來愈多的檢查項目需要注射顯影劑,才能清楚呈現內臟器官的醫學影像,腎臟科醫學界認為,這是繼含馬兜鈴酸中藥、非類固醇消炎止痛藥具有傷腎風險之後,國人該注意的腎毒性藥物,提醒醫界不要濫用顯影劑,民眾要好好控制血壓。

亞東醫院腎臟科主治醫師徐世平投稿在台灣聯合醫學會的論文指出,患者在沒有其他原因下,使用顯影劑一到三天後,血中肌酸酐上升零點五 (mg/dl),或腎絲球過濾率相對值上升二成五以上,即為顯影劑腎病變,有的病患會因此造成程度不一的腎功能傷害,增加住院天數,甚至死亡率。

台灣的洗腎發生率在世界排列前幾名,台大醫院副院長吳寬墩今天指出,許多糖尿病患後來都會併發腎病變,有一部分原因是高血壓控制不良、服用非類固醇消炎止痛藥,有一部分是為了治療檢查疾病而使用顯影劑,加重腎臟負擔,結果是解決一個問題,造成了另一個問題。

吳寬墩指出,高血壓會引起腎臟結構及功能改變,腎臟病也會伴隨血壓升高,臨床研究顯示,許多降血壓藥物可延緩及降低蛋白尿的出現,蛋白尿正是腎功能的指標之一,因此好好控制血壓,就是愛腎。

國泰醫院腎臟科主任楊垂勳也發表論文指出,過去有研究證實含馬兜鈴酸的減肥中藥會造成腎臟萎縮,但有些病人服用中草藥並不是為了減肥,卻照樣腎衰竭,懷疑還有其他的植物腎毒性存在,因此提醒病患不要服用來路不明的中草藥。

fsj 提到...

醫治年輕巴金森症 新療法有效

張翠芬/台北報導 2008.11.14 中國時報

郭小姐廿六歲時被診斷罹患年輕型巴金森氏症,服藥三年藥效漸失,身體開始出現「跳電現象」,有時像木頭人僵在馬路上。她接受深層腦刺激手術後,情況大幅改善。

中國醫藥大學附設醫院神經精神醫學中心副院長林欣榮十三日指出,巴金森氏症病患通常在六十到七十歲之間發病,五十歲之前發病屬早發性巴金森氏症,廿多歲發病的郭小姐是年輕型巴金森氏症,屬較特殊情形。

郭小姐剛生完小孩後,餵小孩喝奶、換尿布時手不停顫抖,身體變僵硬、雙腳抽筋,走路常跌倒,確診為「年輕型巴金森氏症」,病情快速惡化,甚至連孩子都抱不住。

服藥三年多,她開始出現「身體開關現象」,服藥二小時後,僵硬的身體才能啟動,但半小時後又突然跳電。郭小姐接受深層腦刺激手術療法(DBS),加上低劑量口服藥物,病情已漸好轉,現在已可做簡單家事,還能接送孩子上下課。

為郭小姐施行手術的林欣榮指出,超過四成以上的巴金森患者在口服藥物治療一段時間後,會出現「開關交替反應」,過去患者總是拖到最後,才會接受DBS手術。但年輕型巴金森病患當出現雙側僵硬時,就應考慮積極接受手術治療。

根據新英格蘭雜誌研究顯示,以DBS治療的病患,可減緩七五%的顫抖現象、減緩七一%僵直現象,口服藥物量也可減少五成,大幅改善生活品質。

不過,藥物和手術都是緩解症狀,如何治癒是醫界努力的目標。林欣榮曾利用流產的胚胎幹細胞為病患進行幹細胞治療,病患完全不用再吃藥。

為避免胎胚幹細胞的道德爭議,他用病患自體幹細胞,並完成老鼠的動物實驗,證實病鼠完全恢復健康,治癒了巴金森症,目前正進一步申請人體實驗,可望為疾病治療帶來重大突破。