美国国家航空航天局以其揭示宇宙秘密的工作而闻名，但该组织也参与了许多改善地球上生命的努力。为此，在过去的几年里，NASA艾姆斯的研究人员一直在与梅奥诊所的医生和其他医学专家合作，应用尖端的纳米技术来改善对大脑相关疾病的治疗，从阿尔茨海默氏症、癫痫到强迫症，甚至肥胖。万博体育登录首页

深部脑刺激是一种强大的医疗工具，医生们已经普遍使用它来治疗各种疾病。现在，研究人员正在努力使治疗更有效，将其降低到纳米级。在6月8日举行的国际神经调节学会第12届世界大会上，美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家和神经外科医生拉塞尔·j·安德鲁斯(Russell J. Andrews)介绍了他和他的同事在开发一种配备了碳纳米纤维垫的深部脑刺激装置方面取得的进展。

脑深部电刺激最初用于治疗由帕金森氏症引起的震颤，后来被用于许多新的用途，尽管没有人确切知道这种治疗方法是如何起作用的——或者没有作用，这是经常发生的事情。

安德鲁斯在接受《科技时报》采访时表示:“人们在大脑的各个地方都安装了电极，治疗从肥胖到抑郁再到妥瑞氏症的各种疾病，但收效甚微。”万博体育登录首页“当人们有了一把锤子，他们开始认为每一种疾病都是一颗钉子，因为帕金森氏症是一颗钉子，而这把锤子工作得很好，这有点可悲。”

深部脑刺激的“深度”部分是指患者必须在大脑中植入电极才能接受治疗。我们大脑中的神经元通过电信号和化学信号的组合进行交流，而电极通过添加一些自己的电信号来干扰其中的一些电信号。通过打开电极的刺激，医生可以有效地“关闭”大脑中有问题的区域。诀窍在于知道什么时候打开电极。

“例如，帕金森氏症患者在白天往往会波动。但现在，深部脑刺激是一种持续的刺激，”安德鲁斯说。

这就是纳米技术真正能起作用的地方。万博体育登录首页因为我们的大脑同时使用电和化学信号，如果只关注电方面，就不能完整地反映出大脑中发生了什么。但是碳纳米纤维非常适合用于检测大脑中的化学信号，即神经递质，正是因为它们非常小。

安德鲁斯解释说:“这是一个非常简单的物理概念——当你开始测量像分子这样的东西时，如果你的探测器更接近你要测量的东西的大小，精度和灵敏度就会高得多。”“这实际上是一个缩小尺寸以降低到生物水平的问题。”

如果用于深部脑刺激的电极配备了纳米纤维垫，可以检测神经递质水平，它们就可以利用这些信息来确定大脑何时需要电刺激。这种精确度的提高也可以使深部脑刺激成为治疗更广泛疾病的有效方法。

许多与大脑有关的疾病，如抑郁症和肥胖症，目前都是用药物形式的化学物质来治疗的，但这种方法也只针对大脑中两个关键的沟通组成部分之一。通过跨越两者，该设备可以开辟新的治疗机会。

安德鲁斯说:“例如，对于肥胖，我们知道，如果我们刺激大脑的某个区域，就可以减少吃东西的欲望。”

到目前为止，安德鲁斯和他的同事们已经开发出一种原理验证装置，该装置演示了如何使用碳纳米纤维同时检测多种神经递质的水平。安德鲁斯预计该设备将在未来五年内投入临床使用，并希望其新功能能让医生以更持久的方式改善生活质量。

“我们希望能够纠正大脑中的问题，而不仅仅是缓解症状，”他说。

图片来源:Allan Ajifo |Flickr