近期，六位病態(tài)肥胖患者參與了斯坦福一項(xiàng)特殊的減肥實(shí)驗(yàn)——芯片植入大腦，滅掉貪吃念頭！當(dāng)他們想吃東西的時(shí)候，這個(gè)芯片就會(huì)適量放電，打消進(jìn)食的欲望。

減肥堅(jiān)持不下去？試試這款芯片吧。

“管不住嘴”可能是減肥過(guò)程中非常煎熬的一件事情。而近期斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)研究就從根源控制住了這一問(wèn)題——芯片植入大腦，滅掉貪吃念頭！

六名病態(tài)肥胖患者同意并參加了這項(xiàng)臨床試驗(yàn)，他們自愿測(cè)試一種新的大腦芯片，當(dāng)他們想暴飲暴食時(shí)，這種芯片就會(huì)對(duì)他們的大腦產(chǎn)生刺激。

這種芯片被稱為反應(yīng)性神經(jīng)刺激系統(tǒng)(RNS)，是由醫(yī)療技術(shù)公司NeuroPace開發(fā)的。其目的是幫助治療癲癇患者。一旦植入大腦，它就會(huì)追蹤大腦活動(dòng)，不斷監(jiān)控大腦的運(yùn)作方式。

不過(guò)，《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)最近發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，同樣的技術(shù)也可以用來(lái)阻止暴飲暴食的模式。

在接下來(lái)的五年里，有六個(gè)人將在大腦中植入RNS芯片18個(gè)月。為了符合這項(xiàng)研究的要求，受試者的體重指數(shù)超過(guò)45，并且沒(méi)有通過(guò)胃旁路手術(shù)或認(rèn)知行為療法來(lái)減肥。

也就是說(shuō)，身高170cm的成年人，體重需要到達(dá)130公斤以上才可以參與這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

該芯片已在小鼠身上成功測(cè)試。該裝置嵌入大腦伏隔核(NAc)區(qū)域，與進(jìn)食密切相關(guān)。

電刺激老鼠可有效控制“食欲”，有望治療肥胖癥狀

正如上文所述，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在小鼠身上已經(jīng)成功測(cè)試。

論文地址：

https://www.pnas.org/content/115/1/192

在這項(xiàng)研究中，研究人員記錄了來(lái)自小鼠NAc(伏隔核)的局部場(chǎng)電位，發(fā)現(xiàn)1-4Hz振蕩的功率可以有效的出發(fā)神經(jīng)刺激，從而減少小鼠進(jìn)食的行為。

而在研究過(guò)程中，人類的NAc也出現(xiàn)了類似的振蕩，因此研究人員認(rèn)為這種方法可以在人類身上做嘗試并對(duì)一些疾病起到控制的作用。

沖動(dòng)性是許多大腦疾病中最普遍和最具致殘性的特征之一。

在預(yù)期獎(jiǎng)勵(lì)刺激期間，NAc的響應(yīng)性增強(qiáng)易于出現(xiàn)沖動(dòng)行為，這可能對(duì)適應(yīng)不良行為的發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

值得注意的是，在預(yù)期的短暫窗口期間，已經(jīng)在多項(xiàng)研究表明了了電生理學(xué)、神經(jīng)化學(xué)和功能性神經(jīng)成像相關(guān)性。這些相關(guān)性就有可能為治療提供對(duì)時(shí)間敏感的干預(yù)。

最近，一種反應(yīng)性神經(jīng)刺激(RNS)系統(tǒng)被美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)用于部分發(fā)作性癲癇的輔助治療。

這種顱內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)已被證明能夠檢測(cè)癲癇樣活動(dòng)，并通過(guò)響應(yīng)性地將電刺激直接傳遞到癲癇發(fā)作區(qū)來(lái)阻止癲癇的傳播。

在這里，我們研究了RNS在接受高回報(bào)刺激之前進(jìn)行干預(yù)的可能性，考慮到該系統(tǒng)的可用性，這一工作具有直接轉(zhuǎn)化潛力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，電刺激老鼠的NAc預(yù)期食物獎(jiǎng)勵(lì)有效地減弱暴飲暴食的行為。然而，為了使用自動(dòng)刺激系統(tǒng)“關(guān)閉循環(huán)”，預(yù)期生物標(biāo)志物的鑒定、表征和改進(jìn)是關(guān)鍵的后續(xù)步驟。

實(shí)驗(yàn)和結(jié)果

小鼠NAc中，Delta-Range場(chǎng)電位的增加先于暴食行為

將多電極陣列植入小鼠NAc，如圖1 A-D所示。在1周的恢復(fù)期后，這些小鼠被安排每天暴露在高脂肪(HF)環(huán)境下1小時(shí)，該方案已知會(huì)誘發(fā)暴飲暴食行為。

根據(jù)先前關(guān)于獎(jiǎng)賞預(yù)期期間不同種類的NAc細(xì)胞放電變化的報(bào)告，小鼠在接觸HF食物前2小時(shí)、1小時(shí)和1小時(shí)內(nèi)每日記錄NAc LFPs。所有小鼠在第10天達(dá)到穩(wěn)定的暴食標(biāo)準(zhǔn)。在HF攝入前第0天和第10天對(duì)小鼠進(jìn)行了NAc LFPs的功率譜密度分析。

圖1：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)原理圖，組織學(xué)，電極設(shè)計(jì)，高脂肪(HF)攝入的概覽。（A）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的示意圖，植入電極的位置；（B - D）顯示植入物位置的組織學(xué)檢查，8個(gè)接觸點(diǎn)的多電極陣列的設(shè)計(jì)，其中6個(gè)是指定的記錄接觸（藍(lán)色 / 綠色），2個(gè)是指定的刺激接觸（紅色）；(E - G）每天 1 小時(shí) HF 暴露，第 10 天出現(xiàn)穩(wěn)定的暴飲暴食行為，表現(xiàn)為每日HF攝入量顯著增加。

作為對(duì)照，在小鼠食用標(biāo)準(zhǔn)食物之前立即進(jìn)行相同的分析(圖2 a - c)。

圖2：原始局部場(chǎng)電位(LFPs)、功率譜密度、伏隔核(NAc) LFPs時(shí)頻分析、脈沖功率表征、RNS設(shè)置系統(tǒng)框圖。

LFPs 中最強(qiáng)的變化是在 HF 攝入之前的第 10 天發(fā)生暴食后，極低頻delta振蕩中的功率增加（圖2D - H）。

總之，這些結(jié)果表明，在暴食的小鼠中，從 NAc 記錄到的 LFP 中delta功率的增加發(fā)生在 HF 攝入之前，因此可能是觸發(fā) RNS 的一種有用的生物標(biāo)志物。

Delta 振蕩作為 RNS 的生物標(biāo)志物

圖3：在小鼠每日 1 小時(shí)高脂肪（HF）暴露期間的干預(yù)期的示意圖，以及不同電刺激方案對(duì)HF攝入的結(jié)果。

由delta-band活動(dòng)觸發(fā)的 RNS 成功地抑制了小鼠類似暴食的進(jìn)食行為。功率譜中的紅色虛線表示觸發(fā) RNS 的功率閾值。

在獎(jiǎng)勵(lì)預(yù)期期間，人類NAc的fMRI活動(dòng)和Delta振蕩

因?yàn)樵谑中g(shù)室里不能提供食物獎(jiǎng)勵(lì)，我們只能通過(guò)一項(xiàng)完善的神經(jīng)成像任務(wù)來(lái)誘發(fā)對(duì)金錢獎(jiǎng)勵(lì)的預(yù)期。 在每一次任務(wù)中期的測(cè)試中，受試者都會(huì)看到一個(gè)視覺(jué)提示，表明他們將獲得或避免失去一個(gè)明確的金錢獎(jiǎng)勵(lì)(獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰)。 這項(xiàng)任務(wù)允許研究人員區(qū)分不同階段的獎(jiǎng)勵(lì)處理神經(jīng)反應(yīng)，包括獎(jiǎng)勵(lì)預(yù)期和結(jié)果，如圖5所示。

圖5：在人類受試者的貨幣激勵(lì)延遲（MID）任務(wù)期間記錄的功能性神經(jīng)成像和局部場(chǎng)電位（LFP）的示意圖。

研究人員表示，該研究結(jié)果提供了初步證據(jù)，證明 RNS 具有治療頑固性行為障礙的潛力，這些行為障礙以前未被認(rèn)為可以通過(guò)神經(jīng)外科手術(shù)方法治療，包括飲食失調(diào)，甚至肥胖和成癮。