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譯者: Hao-Wei Chang 審譯者: Allen Li
演講前我想先澄清一下
不是每位神經外科醫師都穿牛仔靴 (譯注:指已故名醫 Fred Epstein)
我只是想讓你們知道這點
我確實是個神經外科醫師
追隨著神經外科手術的悠久傳統
今天我要和各位分享
如何調整大腦迴路中的旋鈕
我們可以深入大腦的每個角落
把該區域的訊號調高或調低
以改善病況
就像我說的 神經外科手術歷史悠久
7 千年前就已存在
中美洲曾施行神經外科手術
這圖就是當時為病人動手術的情況
他們嘗試這麼做—
因為知道腦和神經或精神疾病有關
他們不太確定自己在做什麼
我們現在也差不多 (笑聲)
但他們認為
如果你有神經或精神疾病
你一定是被
惡靈附身
附在你身上的惡靈
造成了神經或精神疾病
治療方式當然就是
在腦袋上打洞以釋放惡靈
這是當時的思維
這些人打了這些洞
有時病人不太願意接受手術
你們可以從
不完整的切口看出
有些使用了環鋸術,但草草結束
留下不完整的洞口
我們知道,手術後病人活了下來
這種手術在當時非常普遍
有些地區
約 1% 的人頭骨上有這種洞
可見當時神經和精神疾病很普遍
7000 年前就已如此
順著時間推移
我們逐漸瞭解
大腦的不同區域,有不同的功能
有特定區域負責
控制行動、視覺、
以及記憶、胃口等
如果一切正常,神經系統
就正常,每個功能也就正常
但偶爾會有問題
迴路出現故障
有些問題神經細胞沒訊號
會造成麻煩,有時則是訊號太弱
表現不如預期
至於會造成什麼影響
則和腦神經細胞所在位置有關
如果這些神經細胞在運動迴路
運動系統會無法正常運作
因此會得到帕金森氏症之類的疾病
當負責情緒的迴路出現問題時
會得到憂鬱症之類的疾病
當控制記憶與認知的迴路故障時
會得到阿茲海默症之類疾病
我們能準確定位
腦中的異常區域
並能介入大腦中的這些迴路
將其訊號調高或調低
很像在收音機上
先選擇想聽的電台
例如選了爵士樂或歌劇電台
對我們來說,則是運動或情緒
我們就可以在那裡放入調節器
再用第二個旋鈕調整音量
調高或調低
所以我要和你們說的
是藉由植入腦中的電極
調整腦部某區域訊號的高低
來看是否可以改善病況
這都仰賴一種儀器
我們稱之為「深層腦部刺激」
將電極置入腦部各個區域
同樣在頭骨打個硬幣大小的洞
置入電極
這些電極完全在皮膚底下
像是胸腔內的心律調節器
遙控器就像電視的遙控器
我們能調整電流強度
以及刺激的腦部區域
可以調整強、弱、開、關
現在全球約有 10 萬個病患
接受深層腦部刺激
接下來要展示一些案例
利用深層腦部刺激治療運動失調、
情緒失調、認知失調
它在腦中看起來就像這樣
你可以看到電極穿過頭骨進入腦部
放置在那裡—可以放到任何地方
我曾和朋友說,沒有任何神經細胞
是神經外科醫師碰不到的 我們現在可以…
安全的對大腦任何部位手術
我要展示的第一個例子
是位帕金森氏症的病患
這位女士患有帕金森氏症
而她腦部有這些電極
若把電源關掉
她就會出現帕金森氏症的症狀
然後我們開啟電源
看起來就會像這樣
電源關閉,你可以看到她在抖動
(影片)男:好的 女:我做不到 男:請試試看碰我的手指
(影片)男:有好一點 女:這邊表現比較好
現在要把電源打開
打開了,只要打開
立即見效
抖動和穩定的…
(掌聲)
抖動和穩定的差別,和她腦部
視丘下核的 2 萬 5 千個 神經細胞異常有關
我們已知道怎麼找出問題神經細胞
並告訴它們:「嘿!這太超過了,
我們希望你們停止。」
我們藉由電流刺激達成
我們用電流控制神經細胞的反應
也用電流阻斷其失常行為
此例是抑制不正常神經細胞的反應
我們將這個技術用在其他問題上
下面是我們碰到的一個很棒的案例
稱為肌張力不全症
肌張力不全症是影響兒童的病變
是遺傳性疾病,會有扭轉的動作
而這些兒童的動作會越來越扭曲
直到不能呼吸、直到覺得疼痛、
泌尿系統感染,然後走向死亡
1997 年我被找去看這個小男孩
看來正常,但有肌張力不全症基因
他家中有八個小孩
其中五個有肌張力不全症
這是他
這時男孩九歲,他六歲前完全正常
從右腳開始,他開始扭轉肢體
然後是左腳、右手、左手
接著是軀幹,當他被送進來時
距離病發只有一到兩年的時間
他已經不能行走或站立
他的腿跛了,事實上隨著疾病惡化
肢體扭曲的情形會加重
殘障日漸嚴重,許多孩子無法存活
他是五個孩子之一
他想行動時,只能趴在地上爬行
他的病情不能藉由藥物控制
我們對他的病症無計可施
我們不知該對他腦部的
哪個區域進行手術
但從治療帕金森氏症的經驗
我們推論:為何不抑制
造成帕金森氏症的同一區域?
並觀察後續發展
他當時像這樣,我們動了手術
希望他能好轉,但我們沒有把握
他現在像這樣,回到以色列的家
這是他手術過後三個月的樣子
(掌聲)
藉由這次經驗,這項手術
已在全世界施行
已經有數百名兒童
受惠於這項手術
這個孩現在已上大學
過著正常的生活
這是我從醫多年來
最有成就感的個案
使這類病童恢復移動和行走的能力
(掌聲)
我們瞭解到這項科技
不只可以用來控制運動
也可以控制其他事情
下一個我們著手的
是控制情緒的迴路
我們決定針對憂鬱症
我們選擇憂鬱症是因為它很普遍
而且你們也知道
雖然有藥物、心理治療、
甚至電痙攣治療
但是在數百萬人中
仍有 10 到 20% 的患者無法治癒
這些患者就需要我們的幫忙
讓我們來看看這項科技
能否改善憂鬱症的病情
首先我們比較
憂鬱症患者腦部和
正常人的不同之處
我們用正子掃描腦部血流 (PET scan)
我們注意到憂鬱症患者
與正常人相較
腦部有些地方停工了
這些地方呈現藍色
所以你就感到憂鬱了 (譯註:憂鬱與藍色為雙關語)
這些藍色區域
和動機、驅力、決策有關
如果你的憂鬱和病人一樣嚴重
你會缺乏動機和驅力
我們發現的另一件事是
有個區域過度活躍
就是呈現紅色的第 25 區
第 25 區是腦部的悲傷中心
如果我讓你感到悲傷
例如讓你回想起親人或朋友
去世前的最後一面
這個區域就會活化
這是大腦的悲傷中心
憂鬱症患者發病時
大腦的悲傷中心運作到達高峰
好像溫度被設定在 100 度
動機和驅力等區域則完全停工
我們想,如果把電極置於悲傷中心
調降溫度調節器的溫度
以隆低這個區域的活性
會產生什麼後果呢?
我們將電極植入憂鬱症患者腦部
我和艾默瑞大學 (Emory) 同事 海倫梅伯格 (Helen Mayberg) 合作
將電極置於第 25 區
上面那張是手術前的掃瞄
25 區,即悲傷中心,呈現紅色
前額葉完全停工,呈現藍色
24 小時持續刺激三個月、
六個月後
情況完全逆轉
25 區的活化程度
已降低到正常水準
前額葉則
重新開機上線
我們在重度憂鬱症患者身上
的確看到了驚人的效果
我們現在正進行第三期臨床試驗
有可能成為新的治療方式
只要證實能安全有效的
治療重度憂鬱症患者
剛才展示了使用深層腦部刺激
治療運動系統相關疾病
如帕金森氏症、肌張力不全症
也可以治療情緒迴路疾病
如憂鬱症
那是否可用深層腦部刺激 讓你變聰明?
(笑聲)
有人有興趣嗎?
(掌聲)
當然沒問題,對吧?
我們決定
要試著
替腦中的記憶迴路充電
將電極植入
控制記憶與認知的迴路中
看是否可增加其活性
我們不會拿正常人實驗
而是用在有認知缺陷的患者身上
我們嘗試治療阿茲海默症患者
他們有認知和記憶的問題
如各位所知,這是
阿茲海默症早期的主要症狀
我們把電極放在
腦中一個稱為穹窿的區域
是進出記憶體迴路的高速公路
看看是否可以開啟記憶迴路
進而能幫助
阿茲海默症的患者
先前發現,阿茲海默症患者的腦部
利用葡萄糖有嚴重缺陷
腦部是大量消耗葡萄糖的地方
儘管只佔體重的 2%
卻消耗了人體總量的 20%
腦的葡萄糖消耗量是重量的 10 倍
20% 的葡萄糖用在腦部
從正常的腦部
到輕微的認知失常
再發展成阿茲海默症
腦部有些區域停止利用葡萄糖
停工了、關機了
事實上,我們可以看到
腦中央帶狀區的外圈,由紅色
逐漸變藍
直到完全停工
好像是腦中停電了
形成區域性供電異常
阿茲海默症患者的部分大腦
好像停電而陷入黑暗
問題是,電力中斷是永久性的呢
還是我們有辦法恢復?
可以讓這些區域再利用葡萄糖嗎?
我們把電極植入穹窿
活化阿茲海默症患者此一區域
然後觀察大腦利用葡萄糖的狀況
上面那張是手術前
藍色區域葡萄糖用量比正常值少
主要是在患者的顳葉
腦的這些區域停工了、
停電了
我們放入深層腦部刺激電極
一個月後、一年後再觀察
紅色區域表示葡萄糖消耗量增加
所以我們確實可讓
本來不使用葡萄糖的區域恢復使用
結果顯示,阿茲海默症患者腦部
雖然停電了,但仍有人在家
而我們可以
讓這些區域的電力恢復
我們預期功能也會恢復
這正在臨床試驗階段
我們要對 50 位
早期阿茲海默症病患進行手術
確認是否安全有效
是否可改善他們神經的功能
(掌聲)
我想傳達給各位的訊息是
腦部不同迴路的異常
和不同的病變有關
我們討論了帕金森氏症、
憂鬱症、精神分裂症和阿茲海默症
我們正學習了解這些迴路
還有對應的腦部區域
以及對應的臨床症狀
我們有能力觸及這些迴路
並在這些迴路中放入電極
我們可調節這些迴路的活動
如果太活躍,並造成腦部的問題
我們可以將它調低
如果活躍程度不足,則可調高
我們認為藉此可幫助
腦部的整體功能
這些結果顯示
我們可以緩和疾病的症狀
我還沒告訴你們有證據顯示
電流可協助修復腦部損傷
這些都是未來的展望
我們不只可以調整腦部活躍程度
也可以看到大腦修復受損功能
的成果
我預期未來將會廣泛應用
這項科技
將看到用電極改善多種腦部問題
而其中最令人興奮的
是它包含了跨領域的合作
包括工程師、影像學家、
基礎科學家、神經學家、
精神醫師、神經外科醫師通力合作
跨領域合作是令人興奮的
我想我們會看到
隨著時間推移,越來越多惡靈
會被趕出腦袋
結果當然就是
我們可以幫助更多的病患
謝謝大家