大腦的獎勵系統會學習產生積極結果的行為，例如獲取食物或性行為。然後，它透過在預期相關行為時產生愉悅感來增強發起這些行為的慾望。但在某些情況下，該系統可能會對愉悅但有害的行為過度敏感，從而產生病態衝動，如藥物成癮、暴飲暴食和強迫性賭博。
但是，如果我們能在大腦中發現衝動性慾望並進行干預以防止其發生會怎樣呢？這是一項新研究的承諾，該研究由斯坦福大學的神經外科醫生凱西·哈爾珀恩領導，於12月18日發表在《美國國家科學院院刊》上。他的團隊在大腦獎勵學習迴路的一部分，伏隔核中，識別出衝動性慾望的“特徵”。在檢測到這種活動時向該區域傳遞電脈衝可減少小鼠的暴飲暴食行為。他們還在人類大腦中觀察到相同的特徵，這表明該技術有潛力治療一系列涉及強迫性行為的疾病。“我們已經識別出失去控制的大腦生物標誌物，”哈爾珀恩說。“如果我們能夠利用它來防止任何這些潛在的危險行為，我們就能幫助很多人。”
研究人員在他們的實驗中使用了深部腦刺激 (DBS) 的一種變體，這是一種成熟的治療方法，可減輕帕金森病中的震顫，並且在包括抑鬱症和強迫症在內的其他疾病中也顯示出希望。DBS 如何產生有益效果仍在爭論中，但可能會有副作用。牛津大學的神經外科醫生蒂普·阿齊茲說，在治療運動障礙時，患者可能會出現麻刺感和肌肉收縮。他說，其他區域的長期後果尚不清楚，但可能包括癲癇發作或對認知的影響。
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通常，DBS 使用不間斷的電流刺激大腦區域。但是，研究人員正在研究透過監測與特定疾病或症狀相關的明顯大腦活動，僅在需要時才提供電脈衝的方法。這種稱為“反應性神經刺激”（RNS）的技術已被證明對癲癇有效，並且美國食品和藥物管理局已批准一個現有系統用於治療部分發作性癲癇（僅影響大腦的一部分）。還有一些證據表明，RNS 在治療帕金森病方面可能比連續刺激更好，阿齊茲說。
哈爾珀恩的研究小組之前已經表明，標準的 DBS 可以將小鼠的暴飲暴食減少多達 50%。為了提供按需刺激，他們開始尋找大腦中衝動慾望的“特徵”，他們可以使用它來觸發刺激。他們每天給六隻小鼠餵食高脂肪食物顆粒一小時，持續 10 天（之後所有小鼠都暴飲暴食）。他們記錄了動物在“學習”期間之前和之後以及食用正常飲食時伏隔核的活動。他們看到伏隔核中的低頻（“delta 波段”）腦電波活動增加，該活動在小鼠沉迷於暴食之前一秒鐘達到峰值。這種活動並未在實驗開始時或動物食用非高脂肪的標準食物時出現。他們還證明了這種特徵是暴飲暴食特有的，因為它並未在與年輕小鼠互動之前立即出現，而小鼠也覺得與年輕小鼠互動很愉快。“我們不想阻止自然獎勵，”哈爾珀恩說。“我們不是針對有衝動的人——我自己也喜歡喝一杯葡萄酒。”
在確定了“軟弱時刻”的特徵後，該團隊接下來測試了使用它來觸發電刺激以破壞衝動是否減少了暴飲暴食。他們比較了自動觸發刺激與連續、隨機和手動刺激，在手動刺激中，研究人員在看到小鼠移動開始進食時啟用電極。除隨機刺激外，所有刺激都減少了消耗量。但他們還表明，只有連續刺激才會減少小鼠與年輕小鼠互動的時間，這被認為是不良的副作用。
接下來，該團隊轉向人腦，看看他們在小鼠身上發現的特徵是否也適用於人類。他們能夠在一個對其他治療無效並選擇進行 DBS 手術的強迫症患者身上進行研究。他們在該男子執行一項任務時監測了他伏隔核中植入的電極，在該任務中，他必須在螢幕上出現視覺目標時按下按鈕才能獲得現金獎勵。一旦他習慣了這項任務以及獲得現金的獎勵，他們就看到了與在小鼠身上觀察到的類似的 delta 活動增加，這種腦電波在他開始任務之前立即增強。
在針對不同獎勵的行為中，在兩個物種中都觀察到類似的大腦活動這一事實表明，這種特徵可能在許多強迫性行為中很常見。當然，沒有賭博習慣的人會接受神經外科手術，醫生也不會考慮。哈爾珀恩說：“我們正在尋找那些因病情而垂死或嚴重衰弱的人。那些即將接受胃部手術或因無法停止暴飲暴食而導致手術失敗的人，或酗酒者。”
一個潛在的問題是，如果渴望的特徵過於具體，它可能與多種疾病無關，甚至可能不適用於實驗室外的常規臨床使用。“目前尚不清楚這種訊號是與[實驗/任務]還是與行為相關，”阿姆斯特丹大學的精神科醫生達米安·丹尼斯說，他沒有參與這項研究。如果它過於籠統，你可以想象一種情況，即正在接受強迫性進食治療的人不再喜歡玩二十一點。“但這很重要，因為它表明可以檢測到可用於精神疾病的訊號，”丹尼斯說。
這是初步研究，僅涉及一個人，沒有顯示人類治療效果。“這是驗證我們小鼠研究的首次人體病例研究——現在我們必須在更大的樣本中進行，”哈爾珀恩說。“我們已向 NIH [美國國立衛生研究院] 提交了一份申請，以在表現出類似暴食行為的肥胖患者身上進行測試。”