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新型電極實現深腦范圍內磁共振成像腦激活圖譜掃描

來源:科技日報 時間:2020-04-16 21:28:48

為了“看清”深部腦刺激是怎樣治療神經疾病的,來自中科院腦科學與智能技術卓越創新中心和北京大學等單位的研究人員,研制了一種基于石墨烯纖維的高度兼容磁共振成像(MRI)的深部腦刺激(DBS)電極,在帕金森癥大鼠模型上,實現了DBS下整腦范圍內完整深部功能磁共振成像(fMRI)腦激活圖譜的掃描,發現了DBS治療帕金森癥效果與不同腦區激活之間的關聯。相關成果近日發表于《自然·通訊》雜志上。

傳統用于DBS的電極通常會導致磁場的嚴重扭曲,使電極周圍的大面積部位被電極偽影遮擋而變得不可見,嚴重影響結構和fMRI對大腦的成像和大腦活動的檢測。

新研制的石墨烯纖維DBS電極具有高于同尺寸鉑銥電極70倍的電荷注入容量。在9.4T高場MRI中,該電極的偽影比同尺寸鉑銥電極小得多,并且該電極在施加連續大電流脈沖的條件下,表現出了高穩定性。利用石墨烯纖維電極,以丘腦底核為刺激靶點的DBS,顯著提高了帕金森癥大鼠的運動能力,減輕了帕金森癥導致的運動障礙。

論文共同通訊作者、中科院腦科學與智能技術卓越創新中心研究員梁智鋒表示,實現全腦范圍內fMRI腦激活圖譜的完整掃描對解析DBS治療神經疾病的機理、理解DBS對大腦的神經調控作用有重要價值。利用該電極,在帕金森癥模型大鼠中DBS-fMRI的同步聯用,得到了DBS激活的包括刺激靶點在內的完整fMRI圖譜,發現帕金森癥大鼠運動速度的提高與大鼠運動皮層、內側和外側蒼白球、丘腦底核和尾狀殼核的激活程度正相關,這些結果暗示了DBS的機理有可能是通過正向和反向激活運動回路實現的。

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