2019年2月4日，在被推進手術室之前，時年28歲的泰勒·哈賈爾擁抱了他的母親，並打趣道：“這只是腦部手術而已。” 哈賈爾是佐治亞州約翰斯克裡克的居民，他前往亞特蘭大的埃默裡大學，為自己的大腦安裝一種裝置，希望能重置大腦，以緩解抑鬱症，這種疾病已經嚴重降低了他的生活質量，並且在過去十年中，不時威脅到他的生命。“有時我能做的最好的事情就是整天躺在床上，”他回憶起自己漫長的病程，“但老實說，這比我腦海中出現的任何其他事情都要好——那些事情是不可逆轉的。”
哈賈爾並不害怕手術本身——只是害怕手術不會起作用。據他統計，超過20種藥物對他都沒有持久的幫助；電休克療法、經顱磁刺激（TMS）或氯胺酮輸注也都沒有幫助。
但有理由保持樂觀。自從2000年代初的首次試驗以來，在埃默裡大學等專家團隊手中，深部腦刺激（DBS）已經為數十名患有難治性抑鬱症的人帶來了持久的緩解。這項技術對於抑鬱症而言仍然是實驗性的——它在兩項大型隨機對照臨床試驗中沒有達到成功的門檻——它有效地使用植入式電極重啟大腦，用電脈衝刺激大腦。
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儘管哈賈爾希望獲得臨床益處，但他的手術也旨在揭示一些新奇的事物：來自大腦的健康訊號。他和另外九個人接受了一種裝置，該裝置不僅向大腦輸送電力，還感知神經活動。分析該活動並將其與臨床評級相關聯，產生了一種生物標誌物，該生物標誌物表明一個人何時以持久的方式好轉。
9月20日發表在《自然》雜誌上的結果揭示了一種神經程式碼，它代表了大腦中已知的第一種抑鬱症存在或消失的訊號。“對我來說，研究抑鬱症超過30年，這是最接近了解抑鬱症根本上是‘什麼’，以及我們如何思考大腦如何被修復的線索，”西奈山伊坎醫學院的神經學家海倫·梅伯格說，她是該研究的共同資深作者。
新的生物標誌物可以提高該技術的有效性，因為它告訴醫生，一個人的症狀何時需要調整刺激，何時不需要——如果進一步測試，它甚至可以作為抑鬱症復發的預測指標。有了這樣的指導，更多的醫生可以勝任地照顧接受過DBS的人。“它可能對床邊臨床醫生非常有用，並使治療更具可擴充套件性、更有效，坦率地說，有助於醫生不造成傷害，”佛羅里達大學的神經學家邁克爾·奧昆說，他沒有參與這項研究。奧昆是DBS智庫的聯合創始人，這是一個年度論壇，專注於涉及該技術的尖端問題。美國有近三百萬人患有難治性抑鬱症，並且有望從一種獲批的療法中受益。
哥倫比亞大學歐文醫學中心的神經外科醫生戈登·巴爾圖奇說，這項工作還可以促進侵入性較小的調節大腦活動的治療方法的進步，例如TMS（涉及將線圈放在頭皮上以產生磁場），他沒有參與這項新研究。“神經調節可能潛在地幫助一群患有不僅使人喪失能力而且是致命的疾病的人” 每年在美國有數萬人，巴爾圖奇說。
如果說一個人的面部或聲音的變化，或者在大腦表面檢測到的腦電波，與內部訊號相關聯，那麼可能會出現其他抑鬱症的生物標誌物。研究人員發現，面部表情的模式與大腦狀態同步變化，這是一個有希望的跡象。“我們可能有許多方法可以從大腦中讀取資訊，無論是侵入性的還是非侵入性的，”佐治亞理工學院的神經工程師克里斯托弗·羅澤爾說，他識別出了健康訊號，並且是這項新研究的共同資深作者。“它為人們尋找這類訊號打開了閘門。”
扣帶下回，也稱為“布羅德曼25區”，深埋在大腦中，眼睛上方和後方。它是四條主要神經纖維束的關鍵交叉路口，因此是來自控制抑鬱症中所有功能失調區域——情緒調節、睡眠、食慾、獎勵、動機和記憶等——的大腦交通的交匯點。
二十年前，梅伯格正在繪製參與抑鬱症的大腦回路，並注意到每次抗抑鬱藥起作用時，25區都會變得不那麼活躍。因此，她決定看看刺激那裡的大腦是否可以調節該區域的活動，並緩解最頑固的病例中的抑鬱症，在這些病例中，其他治療都失敗了。在20年的過程中，她和她的團隊發現這是可以的。例如，在2019年對28名接受DBS治療的人進行的隨訪研究中，梅伯格和她的同事報告說，一半或更多的個體顯著改善，約30%的人達到緩解，並在兩到八年後保持健康。梅伯格的一位病人已經緩解了18年。“人們不會只是好轉；他們會保持好轉，”梅伯格說。隨著新技術使個體大腦中25區的靶向性更好，反應率現在已攀升至約80%，梅伯格說。
儘管梅伯格知道這種治療方法有效，至少在她的病人身上有效，但她不知道其原理。2013年，當時在埃默裡大學的梅伯格聽說了醫療裝置公司美敦力公司製造的也可以從大腦記錄的原型刺激器，她申請接收了10個。她與羅澤爾和他的同事合作，他們有能力理解感測器正在拾取的內容。
2015年，埃默裡大學的神經外科醫生植入了第一批新裝置，方法是將一根電極穿入每個半球的25區，並將它們連線到一個起搏器。每個電極有四個觸點，即與25區周圍的大腦組織接觸的地方。四年後，哈賈爾是該組中最後一個接受手術的成員。在手術室裡，他被短暫地喚醒，他報告說，刺激大腦左側的一個觸點帶來了一種新的情感輕鬆感——如果他沒有被固定住，這種感覺將使他能夠和他的父親一起去射擊場參加他們都喜歡的活動。
這是一個有希望的跡象。在六個月的過程中，該裝置收集了哈賈爾大腦的資料，並拾取了一系列反映數千個神經元聯合活動的腦電波。“就像一個交響樂團，你有一些高音樂器和一些低音樂器，我們可以提取這些大腦訊號，並將它們分解成不同範圍的頻率，”羅澤爾說。
哈賈爾和研究中的其他人也每週進行臨床評估，並被錄影。在幾個月內，大多數參與者感覺好轉了一些。六個月後，10個人中有9個人的症狀至少減輕了一半，7個人達到緩解。然而，只有6個人有可用的腦資料，6個人中有5個人表現出典型的改善模式。
羅澤爾和他的團隊使用來自這五個人的資料，構建了人工智慧軟體，以比較參與者在研究開始時（生病時）的腦電波模式與結束時（好轉時）的模式。研究人員發現，幾個頻段的協調變化可以區分患病的大腦和健康的大腦，準確率達到90%。“這是我們第一次真正能夠獲得康復的大腦讀數，”羅澤爾說。
這種訊號對於所有參與者都是相同的，但出現的時間不同：例如，在一個參與者中在八週時出現，在另一個參與者中在20周時出現。研究的主要精神病學家帕特里西奧·裡瓦-波塞說，當醫生看到它時，他們知道，無論患者目前的精神狀態如何，他們都可以保持刺激不變。“除了我作為精神病醫生的印象之外，還有一個客觀的生物標誌物可以告訴我，‘哦，是的，這位病人正在慢慢好轉，’”裡瓦-波塞說。它還可以為接受治療的人提供保證，讓他們知道自己走在正確的道路上。“我們有一個康復的終點線，”梅伯格說。
第六位有可用腦資料的參與者在治療後表現出非典型的軌跡。她在手術後感覺好轉，並保持健康四個月，但隨後她復發了。事後科學家在她身上尋找健康訊號。她在治療開始時有這個訊號，但在她復發前一個月消失了——因此它本可以作為警告訊號。“如果我們擁有它，我們本可以提前一個月調高[她的刺激]。她可能就不會陷入困境，”梅伯格說。
研究人員還使用人工智慧軟體，發現了一個人的面部變化與大腦健康訊號的出現平行。羅澤爾說，這些變化不足以成為臨床上有用的生物標誌物，因為這項研究規模太小，無法定義一種既對抑鬱症具有特異性又對所有參與者都通用的模式。儘管如此，這一發現指向了一種更普遍的康復指標的可能性。“我們將建立的模型不僅適用於我這小群幸運的患者，而且可以推廣到所有人，”梅伯格說。
腦部掃描也可能提供健康線索。對研究參與者手術前的大腦掃描顯示，某些神經纖維束的受損程度與他們抑鬱症的嚴重程度相關。然而，研究人員無法尋找治療後這些束的變化，因為一旦植入物到位，參與者就無法放入腦部掃描器中。
最新的DBS技術與腦成像相容。梅伯格說，西奈山的一個團隊現在已經在另一組10名參與者中植入了一些新裝置，不僅將尋找健康生物標誌物，還將尋找修復大腦回路的證據。
DBS獲得抑鬱症的正式批准需要隨機對照臨床試驗。一項早期針對25區的此類試驗在其贊助商聖猶達醫療（現在的雅培）在2013年中途停止試驗時，未顯示出優於假手術的益處。然而，一些人在停止點後有所改善，小型試驗的累積結果和經驗為希望留下了很大的空間，專家說。（另一項使用美敦力公司的DBS系統針對大腦不同部位的試驗也取得了令人失望的結果。）
儘管有這些挫折，但該技術並未被放棄作為抑鬱症的治療方法。“這是一個數十億美元的產業。人們將不斷嘗試，直到他們成功，”奧昆說。“他們越來越接近成功，並且隨著他們看到這些群體改善他們的結果，資料也越來越好。”
雅培正準備捲土重來。2022年7月，美國食品和藥物管理局授予該公司突破性裝置認定，用於該公司DBS系統治療難治性抑鬱症，從而加快了其開發，如果一切順利，最終將獲得批准。該公司神經調節業務的全球臨床和監管事務部門副總裁詹恩·王說，雅培目前正在與FDA合作制定臨床試驗計劃。
在六個月的節點，哈賈爾進入緩解期。他開始和一段時間沒見的朋友出去玩，並且能夠承擔一些臨時工作。“我覺得我可以重返世界了，”他回憶道。然而，他仍然在焦慮中掙扎，2021年他的抑鬱症開始復發。但是對刺激的調整讓他恢復了。
哈賈爾現在從事兼職工作，並參加了幾次演講活動，在活動中，他與外科醫生、科學家和醫學院學生在會議上或透過Zoom分享了他的故事。他甚至正在為未來制定初步計劃——包括追求他對機械製圖的長期興趣。也許最重要的是，他對生活有了新的看法。“我期待著早上醒來，”他說。