電擊舌頭或能改善聽力:重新“校準”大腦,讓它不再製造耳鳴
2020年10月15日09:58

  來源:科研圈  

  頭上戴著耳機,嘴裡含著電極,這套設備讓使用者看起來有點滑稽,但它可能具備長期改善耳鳴症狀的潛力,通過對大腦施加恰當的刺激使之“忘掉”耳鳴。不過這項技術目前才剛剛起步,其效果還需要進一步驗證(還有,不要將手機充電線放進嘴裡)。

圖片來源:Neuromod Devices
圖片來源:Neuromod Devices

  耳鳴是一種耳朵中出現持續嗡鳴聲的症狀。大部分人都曾經曆過短暫的耳鳴,根據美國疾病控制和預防中心(Centers for Disease Control and Prevention )的數據,這種症狀持續困擾著 10%-15% 的人口,並且目前還沒有針對耳鳴的有效治療手段。

  近來,一項研究提出了可能具有長期療效的新療法:給患者播放一系列不同頻率的純音頻,同時電擊他們的舌頭。實驗初步證明這能夠有效治療耳鳴症狀,使聽力得到長期改善,效果可持續一年以上。

  有一種耳鳴叫“腦補過度”

  明尼蘇達大學(University of Minnesota)生物醫學工程師 Hubert Lim 是意外發現舌頭與耳鳴之間的聯繫的。

  根據 Science News 的報導,許多年前,Lim 曾經嚐試通過一種叫做腦深部電刺激(deep brain stimulation,DBS)的技術修復患者的聽力。這種技術需要研究者將鉛筆粗的電極插入患者腦子,通過電擊大腦的方式對患者進行治療。在一次治療過程中,他不小心讓電極的位置偏離了目標區域(Lim 表示這在 DBS 操作中是很常見的情況)。當他在偏離區域開啟電流時,一位受到多年耳鳴困擾的患者突然說:“我的耳鳴不響了!”

  耳鳴分為不同種類,一類耳鳴患者聽到的是真實的聲音,這種聲音可能來自於耳中肌肉的反複收縮。但對於很多人來說,出現耳鳴的病因來自於大腦。一種可能的解釋是,耳鳴可能始於聽力缺失,是大腦對耳朵聽不見的頻率進行過度補償的結果。

  我們的大腦通過複雜的神經網絡調節我們處理日常事務的能力,但有時,這個黑匣子中的通路也會“搭錯線”,導致包括耳鳴、抑鬱、記憶缺失甚至癲癇發作等症狀。針對這些症狀,我們可以通過神經調節(neuromodulatory)療法來重新“校準”這些連接異常的神經元。

  在當時,神經調節療法仍然是一個侵入式操作,研究人員需要掀開患者的頭蓋骨,刺激深腦結構。而在那次操作失誤的實驗中,Lim 意外發現刺激大腦中的軀體感覺區域可能緩解耳鳴症狀,這部分區域與觸覺相關。他由此想到:能不能直接對體表進行電流刺激,從而激活大腦中的體感通路呢?

  用微弱電流重新“校準”大腦

  2009 年,Hubert Lim 在明尼蘇達大學創立了自己的實驗室,開始嚐試通過非侵入式的刺激激活大腦。他提出了多重模式同步化治療療法(Multimodal Synchronization Therapy,mSync),隨後對豚鼠下手了。這次嚐試於 2015 年發表在《科學報告》(Scientific Reports)上。

  在實驗中,Lim 使用針狀電極對豚鼠進行了體表及體內的刺激。此時 Lim 還不清楚刺激豚鼠身體的什麼位置能夠改變它們的聽覺可塑性,於是他們測試了所有看上去合理的部位:包括豚鼠的脖子、左右耳乳突、肩膀和後背,還有它們的舌頭。根據豚鼠的聽覺通路神經放電信號變化,他們發現,電擊豚鼠體表能夠顯著影響聽覺中樞的神經元活動,其中電擊舌頭的效果最好。

圖片來自相關論文,doi: 10.1038/srep09462
圖片來自相關論文,doi: 10.1038/srep09462

  電刺激可以激活、調節大腦中範圍較大的區域,但是如何實現對大腦的“精準調節”呢?部分研究顯示,對患者同時施加電刺激與其他外界刺激,可以實現更精確、更有效的調節。舉個例子,假設施加在患者周圍神經的電流能夠影響大腦中的數個相互連接的神經區域 a,施加一個精確的輸入刺激(比如某一個頻率的聲音刺激)能激活範圍更精確的大腦區域 b;如果區域 b 處在區域 a 之內,我們就能夠“精準調節”大腦中對於這兩部分刺激的聯結(配對可塑性)。Lim 表示:“通過這種治療設備(電流)與環境刺激(聲音),我們能夠將大腦的關注點從耳鳴轉移到其他的聲音上去。”

  他因此作出假設:我們能夠以非侵入式的方法同時刺激兩部分神經元,激活兩部分目標神經元間的聯繫,同時解除其他神經元之間的聯繫。通過對這兩部分神經元的重複刺激,我們或許能夠改變造成耳鳴的異常神經元的神經可塑性,讓患者不再“聽見”腦子裡不存在的聲音。

  聽“電子樂”,“吃跳跳糖”

  隨後,雙通路神經調節療法(bimodal neuromodulation approach)被應用到了人類被試身上。Lim在自己擔任技術總監的科技公司 Neuromod 開發了一套治療設備,包含一副藍牙耳機與一塊由 32 個電極組成的接線電極板。在實驗過程中,藍牙耳機會播放變換頻率的純音調,疊加在“聽起來像電子音樂”的背景音上。被試需要將電極板放在嘴裡,藍牙耳機播放“音樂”時,電極板將同時輕微電擊被試舌頭的上表面。儘管口含電極板聽起來十分嚇人,但 Lim 本人表示,這種微弱的電流帶來的刺激和吃跳跳糖的感覺差不多。

  他們在 326 位耳鳴患者中測試了這項療法,該測試成果於 10 月 7 日發表於《科學-轉化醫學》(Science Translational Medicine)。研究團隊使用隨機雙盲實驗,將 326 名被診斷有主觀耳鳴症狀的被試分為 3 組,進行每天 1 小時、為期 12 周的治療。療程結束後,被試在耳鳴症狀量表(THI,TFI)上的表現顯示,74.7%-88.8 %的患者聽力得到了明顯的提升。最為重要的是,這種聽力提升具有持續性——追蹤檢測結果顯示,實驗結束 12 個月後,被試仍能維持提升後的聽力水平。

  這項研究對許多飽受耳鳴困擾的患者來說是一個福音:相比於往腦子裡插電極,電擊舌頭聽起來像是不錯的選擇。不過,儘管 Hubert Lim 的療法被許多人看作開創性的研究,這仍然是一項全新的技術,其效果還有待進一步驗證。Lim 拒絕對 IEEE Spectrum 透露公司是否向美國食品藥品監督管理局(FDA)提交了醫療器械審批申請。而來自牛津大學的神經學家 Victoria Bajo 在接受 Science News 採訪時指出,在 Lim 的實驗中缺少了空白對照組的實驗表現,因此我們無法排除該療效可能來自於患者症狀的自然改善或安慰劑效應。她認為,儘管這個療法很有潛力,但“目前我們才剛剛開始”。

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