本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。
心理抑鬱症不僅僅是一種情緒狀態。 越來越多的證據表明，這一點來自於一項已廣泛用於帕金森病患者的技術的新用途。 神經學家和外科醫生對恰如其名的“深腦刺激”技術瞭解越多，他們就越相信這項技術植入電極產生的電流可以真正重啟與情緒障礙相關的大腦回路。 波恩大學醫院的精神病學家，也是深腦刺激研究領域的領先專家托馬斯·施萊普弗在接下來的訪談中描述了這項技術的工作原理以及它為何可能幫助重度抑鬱症患者。
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您能解釋一下什麼是深腦刺激以及它目前用於什麼用途嗎？
深腦刺激是指在左右大腦半球植入非常小的電極，這些電極連線到一個神經刺激器，通常放置在右胸皮膚下。 該裝置在尺寸和功能上與心臟起搏器非常相似。 它可以進行不同脈衝寬度和頻率的刺激。 根據選擇的刺激引數，大腦中的電極能夠“神經調節”——即可逆地改變——周圍腦組織的功能。 深腦刺激已被廣泛接受為治療與帕金森病相關的震顫的有效方法。 全世界已有超過 80,000 名患者接受了這種方法的治療。 一些人認為，深腦刺激是一種侵入性更小且完全可逆的選擇，可以替代歷史上的神經外科手術干預，後者需要破壞少量腦組織才能產生臨床效果。
2. 這項技術還有其他可能的用途嗎？
其他已經臨床使用或正在研究的神經系統適應症包括特發性震顫、原發性肌張力障礙、難治性叢集性頭痛和某些其他疼痛綜合徵。 深腦刺激只是在最近十年才被積極研究作為一種推定的治療方法，用於治療非常難治的精神疾病。 自 1999 年以來，關於 DBS 治療難治性強迫症患者的資料已經以小型病例系列或病例報告的形式發表。 來自歐洲和美國的五個研究小組報告了關於強迫症的個體病例研究。 總體而言，在這個患者群體中似乎存在非常積極的療效訊號。 在同一時間範圍內，三個研究小組開始積極研究深腦刺激在三個不同靶點——胼胝體下回皮層、內囊前肢和伏隔核——的療效，並已發表相關研究。 有趣的是，據報道，總體反應率達到 50% 到 60%（反應定義為抑鬱評分從基線至少降低 50%），考慮到這些患者的極端治療抵抗性，這是一個令人驚訝的高比率，這些患者接受了多達 60 個療程的心理治療、電休克療法和精神藥物治療。
3. 您能描述一下您最近的一些發現及其對 DBS 和抑鬱症神經科學的重要性嗎？
在相似的抑鬱症患者中，對三個非常不同的靶點進行 DBS 治療具有大致相同的療效，這一事實有點令人費解。 此外，所有這三個研究小組使用的刺激強度都遠高於帕金森病等神經系統適應症的電流。 較高的電流可能刺激更大體積的腦組織，這在某種程度上反駁了針對特定部位會改善患者狀況的假設。
快感缺失——在以前體驗過愉悅感的情況下無法體驗快樂——是抑鬱症的一個關鍵症狀。 一些研究表明，伏隔核是處理獎勵訊號的重要結構，在重度抑鬱症中功能失調。 基於這些原則，我們假設透過 DBS 對伏隔核進行神經調節可能具有抗抑鬱作用，我們在研究中清楚地證明了這一點。 伏隔核充當一箇中繼結構，處理來自內側前腦束（連線到伏隔核的線狀輸入）的獎勵輸入，如果這種獎勵訊號足夠強，它就會啟用前額葉皮層。
大約三年前，我們開始對內側前腦束作為獎勵系統的關鍵輸入結構產生興趣，並與功能神經外科醫生 Volker Coenen 博士合作，他已經研究這個系統很長時間了。 內側前腦束從腹側紋狀體區域穿過伏隔核投射到前額葉皮層。 在一項使用彌散張量成像 (DTI) 的研究中，DTI 是一種顯示活體大腦中纖維結構的方法，我們能夠證明，目前用於抑鬱症 DBS 的所有三個靶點都與內側前腦束的纖維具有密切的拓撲關係或重疊。
考慮到相對較高的刺激強度對更大體積的腦組織有影響，我們開始相信，所有三種方法都可能透過它們對內側前腦束纖維結構部分的影響來產生抗抑鬱作用，內側前腦束從深腦向額葉皮層延伸時會呈扇形展開。 我們進一步假設，在靠近內側前腦束起源處（即腹側被蓋區）進行神經調節，將以更小的刺激強度產生更好的抗抑鬱效果。 這現在已在最近的研究中得到證實，我們在研究中表明，大多數患者在比其他研究中使用的刺激強度低得多的強度（約 30%）下，要麼是反應者，要麼是緩解者。 絕對令人驚訝的發現是，我們的患者在兩到五天後表現出快速反應。 事實上，既有即時反應，也有更持久的反應。 所有患者在手術室開始刺激一分鐘後都經歷了非常相同的急性效應：他們立即開始進行口頭互動，他們環顧手術室周圍的環境，並對在場的人員產生了興趣。 他們的心率每分鐘上升了 10 次。 所有患者如此驚人地相似的效果表明，您可能正在利用一個與維持情緒平衡有關的重要且進化悠久的系統。
更持久的反應出現在刺激開始後兩到五天。 這是非常出乎意料的，因為之前的 DBS 抑鬱症研究、心理治療和藥物治療都顯示出延遲效應，需要大約一個月的時間。 在另一篇論文中，我們表明，唯一對內側前腦束刺激沒有反應的患者可能是因為我們在內側前腦束的起源處造成了極少量的出血，這是 DBS 的一種罕見的急性副作用，這一悲劇事件可能剝奪了該患者對 DBS 產生反應的手段。
4. 透過這項工作，我們是否對抑鬱症相關的神經迴路有了更好的理解？ 您能描述一下我們學到了什麼嗎？
深腦刺激一個非常有趣的特點是，它不僅可能發展成為一種成功的治療方法，專門針對那些迄今為止對精神科干預幾乎或根本沒有希望的患者，而且它還可以作為一個神經科學平臺來研究抑鬱行為背後的腦回路。 在過去的幾十年裡，抑鬱症的潛在神經生物學已經被徹底重新概念化，從功能失調的神經遞質（百憂解和類似藥物的目標）轉變為處理對情緒刺激的獎勵或厭惡反應的廣泛互聯大腦區域網路中的功能障礙。 該網路中的大腦中心以電和神經化學方式相互作用和交流。 這些網路一部分的功能障礙可能對該網路的其他部分產生影響，這項研究清楚地表明，根據皮層或皮層以下哪些區域受到影響，抑鬱症有非常不同的形式。 深腦刺激透過允許精細的電生理測量，為活體人腦中的這個網路打開了一個新的視角，這將幾乎肯定有助於開發侵入性更小甚至更有效的治療方法。
5. 深腦刺激已被廣泛使用，但對許多人來說，頭部植入類似盤子的東西或接受電休克療法的想法令人恐懼。 這些擔憂是否被誇大了？
在頭骨上鑽孔並將電極深入大腦的概念在理解上是令人恐懼的。 然而，全球數萬名患者的經驗表明，DBS 是一種出乎意料的良性神經外科手術形式，儘管存在罕見但有時很嚴重的副作用，例如腦出血或植入材料感染。 已經明確的是，植入刺激電極對認知沒有影響； 沒有觀察到對大腦的損害。 就對其他治療方法沒有反應的抑鬱症而言，DBS 可能比任何藥物治療或電休克療法都具有更良性的副作用，因為它的效果非常集中且可逆，而藥物通常會影響整個大腦和身體。
最近一項針對帕金森病患者的研究表明，處於疾病早期階段的患者從治療中獲益更多。 很可能抑鬱症也是如此，因此患有嚴重形式的抑鬱症但尚未完全難治的患者可能會獲益更多。
6. 是否會出現侵入性更小的神經刺激替代方案，例如經顱磁刺激或其他技術？
深腦刺激治療抑鬱症很可能是一種過渡性技術，它將導致更精細但侵入性更小的大腦治療方法。 例如，光遺傳學的最新進展展示了一種非常精確地與神經元相互作用的新方法。 很可能是 DBS 支援的神經科學發現奠定的基礎將導致與功能失調的大腦網路相互作用的新靶點和技術。
7. 您在深腦刺激方面的工作是否提出了可能調節相同神經迴路的新型藥物的前景？ 一些關於氯胺酮的研究讓人們感到興奮。 DBS 工作與此有關嗎？
內側前腦刺激作用非常迅速這一事實是出乎意料的，並表明可能存在某種進入抑鬱症病理學的快速進入途徑。 這種快速效應與使用麻醉劑氯胺酮的干預措施相同，這使得兩種治療方法有可能與同一途徑相互作用。
8. 您認為 DBS 不應該用於某些情況嗎？
DBS 似乎確實是一種非常強大的方法，研究人員和臨床醫生自然會考慮將其應用於其他疾病的患者，這些患者對常規方法的治療沒有反應。 然而，我們明智的做法是謹慎行事，並在將此程式應用於患者之前，就這些疾病中功能失調的神經迴路提出基於科學、可檢驗的假設。
圖片來源：Volker Coenen，德國弗萊堡大學