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她再次陷入抑郁症，这让她感觉像是失败了

这位来自阿拉巴马州的67岁女性，在与精神疾病长达数十年的抗争中，已经经历了四次严重的抑郁症发作。在尝试了无数药物和其他疗法后，她于2015年转向了一项实验性的最后手段：深部脑刺激（DBS）。

神经外科医生在她头骨下方几英寸处植入了电极，瞄准的是额头后方大脑区域中的一小束神经纤维，该区域是情绪调节的关键枢纽。细电线将电极连接到一个巧妙地插入她上胸部的脉冲发生器。一旦启动，该装置就会发出稳定的高频电流，轻轻地刺激目标神经回路，以扰乱适应不良的模式，并像大脑的起搏器一样，恢复更健康的神经活动平衡。

X射线图像显示，两对DBS电极被植入用于治疗抑郁症。

起初，治疗似乎很有效。这位女士的绝望感消失了，病情也逐渐缓解。周日和丈夫一起看几个小时的足球开始让她感到乏味——但这是一种好的感觉。她想要离开沙发，去做其他事情的愿望又回来了。但四个月后，黑暗再次降临。这位女士病情的突然恶化，让一直密切关注她康复情况的医疗团队措手不及。医生们不得不三次调整植入物的刺激参数，缓慢地提高电压，直到她的病情最终稳定下来——这真是痛苦的几个月。

临床医生后来回顾数据时，意识到植入该女子大脑的电极在她出现症状之前就已经检测到了潜在的问题。在她外在症状再次出现之前的几周，神经纤维中电流模式的细微变化就已经预示着即将复发。如果临床医生能够根据这些信号采取行动，他们或许就能及时调整刺激设置，阻止她的病情复发。

这个想法让亚特兰大埃默里大学医学院的精神科医生帕特里西奥·里瓦·波塞（Patricio Riva Posse）感到压力重重，他就是那位女士的治疗者。现在回想起来，他说，如果自己知道这位女士的大脑回路失衡，“我早就采取行动了”。

幸运的是，里瓦·波塞不再需要纠结于本可以实现的目标。他正与纽约市西奈山伊坎医学院和亚特兰大佐治亚理工学院的同事们携手，利用深部脑电刺激（DBS）硬件和人工智能（AI）的进步，设计更精准的抑郁症治疗方法。该团队的目标是基于客观的神经数据进行治疗，而不是如今主导精神病学的主观测量指标——患者陈述、临床直觉、问卷调查、情绪量表。

先驱神经学家海伦·S·梅伯格与佐治亚理工学院的里瓦·波塞和克里斯托弗·罗泽尔共同领导了该团队。他们最终希望能够进行先发制人的干预，而不是事后后悔莫及的调整。

这是精神病学的一个新领域。长期以来，该领域一直是少数几个缺乏客观指标来指导治疗决策的医学学科之一。但随着人工智能驱动的实时脑部监测分析技术的出现，这种情况最终可能会改变。“现在的思维方式完全不同了，”参与这项研究的西奈山精神病学家马丁·菲吉说道。“不幸的是，我的直觉并非100%准确，”他承认。“所以最终，我还是会更相信大脑。”

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DBS 治疗抑郁症的起源

依次为标准方法、传感系统、自动回复

这种势头在脑电图领域相对较新，过去二十年，该领域一直步履蹒跚。由于商业和临床方面的挫折，多年来除了采用更新的手术技术外，几乎没有什么改变。最大的进步是一种名为纤维束成像的影像引导手术方法，这种方法可以更精确地放置电极，其依据是脑纤维束之间的连接模式，而不仅仅是解剖标志。

一个临床团队正在将自适应治疗的理念更进一步，测试一种能够记录大脑信号并自动调整设置的深部脑电刺激（DBS）设备。这个闭环系统可以实时响应情绪波动。深部脑电刺激（DBS）主要用于治疗运动障碍，例如特发性震颤和帕金森病。对于这些疾病，它是一种成熟且经过批准的疗法，可以显著减轻颤抖和肌肉僵硬等症状。

但梅伯格的灵感来自于大脑中一个叫做膝下扣带回（SGC）的区域的发现，该区域在急性悲伤和抗抑郁药物治疗的效果中起着关键作用。她推测，刺激这个区域或许可以缓解严重的、难治性抑郁症。她的病人通常尝试过几种抗抑郁药物和更激烈的治疗手段，比如电休克疗法，但都没有任何缓解。

虽然这种疗法并非对每个人都有效，但许多人确实感觉好多了。手术六个月后，20人中12人的抑郁症状显著减轻，其中7人完全缓解。据多伦多大学神经外科医生、手术主刀医生安德烈斯·洛扎诺（Andres Lozano）称，这种疗效持久，其中许多人至今仍表示受益匪浅。

看来，梅伯格的假设已被证明是正确的。

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从DBS失败中吸取教训

然而，尽管深部脑电刺激（DBS）早期潜力巨大，却从未成为主流的精神治疗手段。如今，它偶尔用于治疗患有严重强迫症的患者，但该技术仍未获批用于治疗抑郁症，且主要局限于研究试验——其中一些试验以令人沮丧且引人瞩目的失败告终。

最显著的挫折之一发生在2013年。当时，医疗器械公司圣犹达医疗（St. Jude Medical）计划在一项随机试验中重复梅博的研究结果，并计划招募200名参与者。但该研究在仅招募了90名患者后就提前终止了。一项中期分析发现，该疗法的效果并不比假刺激更好。

这对这个领域来说是一个沉重的打击。随着资助机构和整个科学界对深部脑电刺激（DBS）治疗抑郁症的可行性越来越怀疑，梅博格等人的研究只能艰难地继续下去。

然而，事后看来，许多研究人员现在认为，圣犹达儿童研究医院的失败更多是由于研究设计缺陷，而非深部脑电刺激（DBS）本身的缺陷。对参与者的长期随访表明，该疗法的抗抑郁效果稳步增强。该试验可能只是在错误的时间点测量了疗效。此外，DBS电极的神经外科放置依赖于对大脑连接过时的理解，导致定位不理想。这可能将治疗反应延迟到最初的6至12个月评估窗口期之后。

试验研究人员后来得出结论，这些失误很可能损害了研究结果。但大多数专家预计，只要试验设计得当，未来的研究将会成功。“这可能会带来巨大的改变，”波士顿麻省总医院的精神科医生达林·多尔蒂说。“希望这些经验教训足以让我们取得最终成果。”

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DBS治疗抑郁症的工作原理

再来看看里瓦·波塞（Riva Posse）那位67岁患者的例子。正如两年前《自然》杂志上所述，这位女士接受了Percept平台的研究级版本，该平台在她的临床症状再次出现前五周就检测到了神经不稳定的迹象。

“在病人意识到任何不对劲之前——甚至在出现任何可能预示复发的行为之前——大脑信号就已经朝着错误的方向发展了，”佐治亚理工学院的神经工程师罗泽尔说道，他开发了用于解读这名女性大脑活动模式的人工智能模型。

Rozell 的模型将神经网络分类方案（用于分析脑信号）与生成因果解释器（用于识别关键活动模式）相结合。他的研究发现了一种独特的生物标记，能够可靠地区分抑郁症复发和康复状态。有趣的是，该生物标记还反映了睡眠质量的变化，这是一个重要的早期指标，因为不良的睡眠模式往往先于抑郁症症状的复发。

抑郁症有多种表现形式：有些人表现为情绪低落，而另一些人则与强迫性思维或失去快乐作斗争。

然而，Rozell 模型提供的洞见来得太晚，无法在当时帮助患者——这些洞见直到患者病情复发后才得到验证。为了解决这一局限性，研究人员目前正在改进该方法，使其能够实时应用，旨在开发 Mayberg 所说的“自动报警系统”——一种由人工智能驱动的工具，旨在持续监测设备输出并标记复发的警告信号。

这样的系统可以促使临床医生在这些脑信号升级为全面抑郁发作之前进行干预。同时，它还可以过滤患者的错误警报，为那些可能将正常的压力或焦虑误认为是复发迹象的用户提供安慰。基于这种神经反馈，精神科医生可以选择微调刺激设置。或者，他们可能会主动推荐额外的支持，例如心理治疗或药物调整。

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闭环DBS

更进一步，加州大学旧金山分校的研究人员正在探索一种用于治疗抑郁症的全闭环深部脑电刺激 (DBS) 系统，该系统可以消除部分对人类决策的依赖。他们的方法使设备本身能够根据大脑活动自动实时调整刺激参数。

加州大学旧金山分校的研究小组报告了他们的第一位患者——一位名叫莎拉的 30 多岁女性，为了保护隐私她隐去了自己的姓氏——在植入后的第一周内，她的情绪、情感平衡、日常功能和整体生活观都得到了显著改善。

莎拉表示，闭环DBS系统让她的生活恢复了乐趣和意义。

“我的生活立刻就好转了，”莎拉在2021年宣布这项研究早期成果的新闻发布会上说道。“我以前用来分散自杀念头的爱好突然又变得令人愉悦了。我现在可以自己决定吃什么了，不用再纠结几个小时了，”她补充道，“这个设备让我远离了抑郁，让我回归了最好的自己，重建了值得拥有的生活。”

据领导此项工作的加州大学旧金山分校精神病学家安德鲁·克里斯托 (Andrew Krystal)介绍，至少另外两名接受闭环 DBS 设备治疗的患者也看到了类似的好处。

在每种情况下，患者首先要接受为期10天的密集神经活动探索，并临时植入10个电极，分别针对大脑两侧的5个位置。在此期间，研究人员会进行一系列测试，以确定刺激和感知的最有效位置。一旦确定了最佳位置，就会进行第二次手术，植入永久性的深部脑电刺激系统（DBS），该系统现在简化为仅两个电极：一个用于传递刺激，另一个用于记录神经活动。

当记录电极检测到与抑郁症相关的脑活动时（这种情况每天可能发生数百次），它会促使另一个电极发出持续几秒钟的短暂电流。这种方法之所以脱颖而出，不仅因为它能够根据实时脑活动自动运行，还因为它采用的是间歇性、按需刺激，而不是深部脑刺激（DBS）在治疗精神疾病时更常用的持续性刺激。

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深部脑刺激治疗抑郁症的新思路

与此同时，休斯顿贝勒医学院的一个团队正在探索一种不同的方法，为抑郁症患者提供定制化的深部脑电刺激（DBS）。该团队的标准化植入物由两组相互协调的电极组成：一组针对与深度悲伤相关的SGC脑区，另一组刺激位于大脑基底神经节深处的奖励与动机中心。

定制化在初始手术过程中的前端进行，临床医生会将另外10个电极暂时放入大脑，通过脑电图（EEG）进行记录。这种方法可以追踪脑电波，并在患者接受各种测试和活动时，帮助贝勒团队绘制相关的神经网络和连接图。同时，医生可以调整刺激场的幅度、脉冲宽度、频率和形状。

“这样，我们基本上就可以为患者设计定制的刺激参数，使其大脑网络朝着正确的方向发展，”该项目负责人、神经外科医生萨米尔·谢思（Sameer Sheth）解释道。谢思和他的同事已经治疗了7名患者，并取得了令人欣喜的初步结果。

任何这些高度个性化的治疗方法都需要额外的手术和长期住院。但正如麻省总医院的Dougherty指出的那样：“我们需要先进行这种侵入性研究，以便日后能够使用非侵入性方法。”

他设想未来头皮上的电极或先进的成像技术能够识别最佳靶点并指导治疗调整。然而，即便如此，由于深部脑电刺激 (DBS) 需要高度个性化的程序设计，让全球数百万饱受抑郁症折磨的人们能够接受这种疗法仍将面临挑战。

德国弗莱堡大学医学中心的神经外科医生Volker A. Coenen表示：“问题永远在于事物的可扩展性。”因此，Coenen 正集中精力测试一种标准化的 DBS 协议，该协议涉及将波士顿科学公司的Vercise Gevia系统植入大脑中被称为内侧前脑束的区域。

他认为，这个大脑区域提供了一条更直接、更高效的通路，连接着奖励系统和情绪调节网络。然而，我们所研究的各个大脑区域都是相互关联的，这解释了为什么它们似乎都能提供一定程度的治疗益处。“你可以从不同的角度扰乱这个网络，”科宁说。

最终，无论他们是在调整刺激参数、寻找最佳大脑靶点，还是让刺激对实时脑信号做出反应，该领域研究人员的目标始终如一：为那些抑郁症患者找到一种神经学上精准的治疗方法。“我们有很多可以利用的杠杆，”多伦多桑尼布鲁克哈奎尔神经调节中心主任尼尔·利普斯曼说道。他相信，至少其中一些努力将开启新的治疗可能性。

信息来源：IEEE SPECTRUM