李路明教授：从神经调控到脑科学研究 - 脑医汇 - 神外资讯

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从神经调控到脑科学研究

讲者

李路明教授

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清华大学航天航空学院

2022年第十二届中国神经调控大会于3月26-27日在线上召开。本次大会很荣幸邀请到了清华大学航天航空学院李路明教授做主题报告。李路明教授以《从神经调控到脑科学研究》为题，介绍了目前神经调控国家工程研究中心与技术进展，医工交叉融合发展取得的进步，以及打造脑研究的工具和未来发展布局的方向。

过去的2021年，神经调控技术国家工程实验室升级为国家工程研究中心国家战略科技力量。神经调控产业领域基本上完成了产业布局，具备了包括脑起搏器、迷走神经刺激器、骶神经刺激器、脊髓刺激器等在内的神经调控技术。已有超过19000名患者植入了国产器械，节省医疗费用＞19亿。

神经调控产业领域产业已完成的布局

过去二十年里，医工交叉融合方面取得了从跟踪到引领的进步。在刚刚过去的3月24日，李路明教授团队完成了“十三五”重点专项的结题。该项目是第一个有远程程控功能的骶神经刺激+脊髓刺激，频率可以上升到10kHz的调控。相比于先前的恒频刺激，现在改进的变频刺激可以大大提高疗效，目前已经使用到难治性肌张力障碍的患者中。

医工交叉融合—SNM与SCS

此外，迷走神经刺激术（VNS）的使用亦取得巨大进步，成功地将VNS治疗难治性癫痫患儿的适宜年龄从6岁前移到3岁，这是全球首个临床许可前移到3岁的VNS。

医工交叉融合—SNM与SCS

3T相容脑深部电刺激（DBS，俗称脑起搏器）历时12年，终于获得全球首个3T相容的DBS产品注册证。作为唯一植入调控大脑的方式，3T脑起搏器成为脑科学研究的新工具。丘脑底核深部脑刺激 (Subthalamic nucleus deep brain stimulation，STN-DBS) 已成为公认的帕金森病 (Parkinson disease，PD) 治疗干预措施。然而，DBS 如何影响大规模脑网络的确切神经调控机制，以及大脑如何随着时间的推移对不同的刺激频率作出反应，仍不清楚。李路明教授团队使用 3T磁共振成像兼容的 DBS 探索 STN-DBS 在 PD 患者中的全脑效应。在对14例PD患者为期 1 年（1、3、6 和 12 个月）的 4 次术后随访中，使用fMRI检查了不同 STN-DBS 频率(低频：60Hz, 高频：130Hz)的神经调节作用，研究结果发现苍白球内部 (GPi)-丘脑腹外侧-小脑深部的神经回路被DBS激活，而初级运动皮层 (M1)-壳核-小脑前叶的回路被DBS抑制，其最终的效应是PD患者的整体运动得到改善，运动迟缓症状缓解。

论文封面

该研究发现了新的大脑调控机制：首次发现小脑参与调控DBS的过程，突破了经典的基底节-丘脑-皮层耦合通路假说。同时，还发现了响应电刺激的两条空间、功能独立且特性迥异的神经通路。

STN-DBS在PD患者中的全脑效应

此外， 3T脑起搏器为临床和脑科学研究打开了一扇窗口，为更加直观地观察干预疗效，疾病机制等提供更大的机会。例如，脑起搏器-脑机接口技术的结合，通过脑内刺激及同步记录平台，减少噪声信号的干扰，可以帮助临床医生更加精确地观察到DBS刺激的结果。该平台可以应用于睡眠分期的研究。通过对睡眠分期方法研究，可以实现对睡眠周期的闭环调控。