2022年度Science & PINS Prize for Neuromodulation大奖公布，HD-tACS及经颅聚焦超声刺激技术受到关注

Science杂志日前刊文公布了2022年度Science & PINS Prize for Neuromodulation科学·品驰神经调控奖大奖得主，罗伯特·莱因哈特（Robert Reinhart）利用HD-tACS为各种认知性脑部疾病（如衰老相关的记忆力下降）提供个性化的非侵入性治疗，是2022年度的大奖获得者。Davide Folloni凭借题为“深部大脑的超声神经调节Ultrasound neuromodulation of the deep brain”的论文成为决赛入围者。

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罗伯特·莱因哈特（Robert Reinhart）利用新技术为各种认知性脑部疾病（如衰老相关的记忆力下降）提供个性化的非侵入性治疗，是2022年Science & PINS Prize for Neuromodulation奖的大奖获得者。

考虑到与全球人口迅速老龄化相关的个人，社会，医疗保健和经济成本，这些发展特别有价值，其中年龄是认知能力下降的**风险因素。

“今天，美国每65秒就有一人患上阿尔茨海默病，”波士顿大学（BU）心理与脑科学和生物医学工程助理教授莱因哈特说。“我们希望我们的研究将有助于开发未来的无药物疗法，这些疗法可以有效地减缓，停止甚至逆转老年人的记忆障碍，从而减少与个人，家庭，照顾者和社会认知衰老相关的直接和间接成本。

虽然认知性脑部疾病，如衰老和强迫症是世界上最致残的健康状态之一，但现有的改善它们的治疗方法 - 包括药物，外科和行为治疗 - 仍然受到症状缓解缓慢和伴随副作用等因素的限制。

迫切需要能够以最小的副作用提供快速，个性化和可持续改善的新型治疗干预措施，并且已经出现的一类工具是无创神经调节技术。莱因哈特和他的团队利用神经调节的发展，在根据个体节律性大脑活动定制治疗方案方面取得了早期成功。

“Reinhart博士的工作在他的获奖论文中得到了很好的介绍，突出了神经调节在治疗认知障碍方面的潜力，”Caitlin Czajka博士和Mattia Maroso博士说，他是科学转化医学的高级编辑。“Reinhart博士及其同事利用非侵入性经颅交流电刺激来改善与年龄相关的记忆功能，并减少强迫行为的症状。Reinhart博士提出的结果支持使用这种可定制的非药物干预来维持终生的认知能力。

莱因哈特和他的团队选择使用经颅交流电刺激（tACS），因为tACS可以无创且安全地夹带宏观网络活动，并立即控制人类认知的组成部分。他们利用并改进了一种新的神经调节方法，称为高精度经颅交流电刺激（HD-tACS）。在这种方法中，电流的同步可用于无创地操纵大脑中的节律活动。

“我在BU的团队对人类认知背后的节奏或振荡网络活动特别感兴趣，”Reinhart说。“我们认为，研究这些大规模的大脑节律以及它们如何在不同频率和大脑区域内和之间同步，将为人类认知的本质提供重要的线索。

莱因哈特说，尽管针对个人解剖结构的侵入性深部脑刺激已经显示出一些希望，但他的团队是**个使用无创神经调节设计显示出令人鼓舞的结果，这些设计适合植根于基础神经科学的个体生理动力学。rongy

他的团队采用的HD-tACS实验装置涉及将脑电图电极（其中大部分安装在弹性帽中）连接到患者身上。额外的电极放置在眼睛旁边，额头上或耳朵后面。电极是封装在塑料外壳中的传感器;它们不直接接触皮肤，而是通过水溶性电极凝胶实现皮肤和电极之间的电接触。电流应用约20分钟，在此期间，志愿者舒适地坐着并执行认知任务，包括那些涉及在计算机屏幕上对各种刺激做出反应的任务。

利用HD-tACS，Reinhart和他的团队进行了各种个性化治疗，与老年志愿者一起改善记忆力，并与其他人一起改善强迫行为的组成部分。

在对老年人的实验中，为每个参与者单独确定同步频率，以**限度地提高夹带的可能性。监视屏幕的志愿者在消失之前，会短暂地看到一个复杂的现实世界物体的图像。然后，他们需要将这个物体放在脑海中几秒钟。之后，他们被呈现出一个对象，并需要指出它是新的还是与原始对象匹配的。

“与假的相比，老年人在个性化HD-tACS治疗期间和之后执行这种经典的视觉工作记忆任务要准确得多，”Reinhart说。

为了治疗强迫症，表现出某种形式的强迫行为的健康志愿者通过电极接收精心设计的个性化电流，以调整他们的大脑网络，控制奖励学习和行为重复。

“在为期五天的手术后，强迫行为立即显着减少，这些改善至少持续了三个月，”莱因哈特说。“特别是，我们观察到囤积，订购和检查趋势的持续减少。此外，对于那些从最严重行为开始的人来说，观察到最强的改善。

研究结果表明，这种新形式的个性化神经调节可能有效地为因强迫性饮食，赌博和购物等行为而经历痛苦的人产生持久的益处，特别是在患有心理健康问题的人中。

该小组在治疗后三个月跟踪了志愿者的变化和改善，并计划在未来更长的时间内使用行为和大脑活动测量措施来监测taCS的影响。

Reinhart和他的团队也在继续开发新的HD-tACS协议，希望HD-tACS可以通过个性化治疗来治疗更广泛的认知障碍。“我们计划继续研究衰老和亚临床强迫症，但我们正在扩大我们的tacCS研究计划，以包括阿尔茨海默氏痴呆症，临床强迫症，双相躁狂症和精神分裂症，”莱因哈特说。

“虽然预测未来具有挑战性，但我们乐观地认为，植根于网络动力学神经科学的个性化将上升到下一代无创神经调节的最前沿，并为未来在神经病学和精神病学中使用精准电疗法铺平道路，”莱因哈特说。

Science & PINS Prize for Neuromodulation奖旨在奖励那些进行创新神经调节研究的人。

“神经调节疗法是一种用于治疗功能性神经和精神系统疾病的新兴疗法，其临床接受程度越来越高。随着人们对治疗的理解越来越清晰，患者选择变得更加精确，神经调节疗效也越来越好，“品驰医疗首席执行官Chong Li说。“然而，全球监管机构批准的具有可观察临床疗效的相应设备仍然主要是植入式神经调节设备，例如深部脑刺激器。研究人员已经开始尝试非侵入性方法来调节已建立的神经靶标。这两篇文章都是非常好的尝试，它们为未来非侵入性神经调节疗法奠定了鼓舞人心的基础。

在获奖时，莱因哈特说：“我真诚地荣幸获得这个享有盛誉的奖项，我感谢多年来有幸与我合作的杰出导师，学生和合作者。

2022 年度入围者

Davide Folloni凭借题为“深部大脑的超声神经调节Ultrasound neuromodulation of the deep brain”的论文成为决赛入围者。该论文主要涉及聚焦经颅超声刺激（TUS）的应用。Folloni在帕尔马大学获得本科学位，在帕多瓦大学获得临床心理学硕士学位，在牛津大学获得神经科学硕士和博士学位。他的研究重点是开发结合神经调节，电生理和成像技术的多模态方法，以了解学习和决策背后的神经机制，主要目的是描述神经元振荡如何引导我们对世界的适应。

《SCIENCE》杂志于同日刊发了DAVIDE FOLLONI博士的介绍文章《ULTRASOUND NEUROMODULATION OF THE DEEP BRAIN》，回顾了DAVIDE FOLLONI博士团队在过去几年种在经颅聚焦超声刺激TUS用于深部大脑刺激方面的杰出工作。DAVIDE FOLLONI博士表示：“经颅聚焦超声刺激TUS的非侵入性特性及其高空间分辨率有可能大大增强我们对人类大脑如何工作的因果理解，以及我们针对深部大脑区域异常活动的治疗方案的发展。TUS提供以前仅在啮齿动物模型中可用的操纵技术的能力可能会严重影响未来的人脑研究。” 同时DAVIDE FOLLONI博士还在文中表示：“使用简短和离线方案的可能性使TUS成为精神和神经病患者的有前途的尖端治疗方法，特别是当他们的症状阻止应用更长时程或侵入性治疗时。最后，即使在皮质下脑区域，以毫米分辨率达到神经活动的可逆调节的可能性最终可能为外科医生提供了一种术前工具，以识别每个患者的哪些灰质或白质部分更有可能在植入深部脑刺激电极后导致症状的改善。