在腦機介面的基本介紹裡面,我們聊到開放式迴圈系統跟封閉式迴圈系統。有興趣可以再回去複習一下。
很多人可能在當時就有疑問,訊號要怎麼藉由人工的方式傳回大腦呢?
我們將用人工方式產生腦訊號的行為叫做神經調節(Neuromodulation)
目前有很多不同的方式,侵入式及非侵入式的都有
今天我們就來介紹其中一種調節的方式,腦深層電刺激 Deep Brain Stimulation 簡稱DBS
DBS的運作原理
DBS就是將一條電極插進腦內,當我們通入高頻率的電流以後就能抑制原本神經的不自然放電
電擊的點總共有三處,分別是丘腦下核(subthalamus nucleus,STN)、蒼白球內部(internal pallidum)、和丘腦的腹外側區(ventrolateral thalamus)
雖然這麼說很不負責任,但實際的運作原理其實還不知道,科學家猜測是因為帕金森氏症是因為腦部的不自然放電,藉由通入高頻率的電流之後,通入的電流會蓋過低頻的不自然放電,所以手部的顫抖就可以得到舒緩,至於為什麼這樣做就可以蓋過呢,我們並不曉得
作法
會在病人意識清醒的時候做這項手術,會有局部的麻醉,配合醫生的指示將裝置植入。為什麼要清醒的狀態呢,因為這樣才能精準植入,配合病人的各項生理反應,醫生可以更明確的知道植入的位置在哪裡
如果病人的症狀是兩側身體都有的話就會在左右邊各植入一根電極,植入後病人會需要攜帶一個隨身的裝置,他會提供特定頻率的電流,當裝置在運作的狀況下,病人的症狀就會顯著的降低
DBS的結構
給大家看看圖好了
Baniasadi, M., Proverbio, D., Gonçalves, J., Hertel, F., & Husch, A. (2020). FastField: An open-source toolbox for efficient approximation of deep brain stimulation electric fields. NeuroImage, 223, 117330. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2020.117330
比較深色的部分就是鉛,也就是放電的地方,根據不同需要放電的位置各有不同,所以才會有這麼多不同種,甚至可能還有其他的
這就是他裝置的樣子,其實不大,大概比手掌小一點,通常會有一個掛在脖子上的套子,讓病人可以隨身攜帶
DBS效果範例
可以看到影片一開始病人雙手都顫抖得很厲害,裝置開啟後顫抖大大地降低了,雖然不是完全消除,但基本上是可以像正常人一般生活,再配合藥物的調整,就可以很好的控制,只不過電池需要更換或是充電就是了
我的觀點
雖然這好像跟我們一開始想說的好像沒什麼關係,畢竟我們想要達成的是讓腦部感覺到外部的刺激,但這項科技其實很大程度地反映了我們對腦部機制的不理解,我們知道他可以降低手部的顫抖,卻不知道確切原因。只是他能達成我們要他達成的事其實也不錯吧。
延伸閱讀
在搜集資料的時候發現台北榮總有一篇介紹DBS的文章講得蠻清楚的,我就放上連結,有興趣可以逛逛
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