【大家说】栏目，关注脑疾病转化医学前沿，综合研究成果概述、研究作者自述和国内权威专家解读。本期栏目，我们特别邀请到首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心&功能神经外科的张建国教授，为我们解读并分享最新发表在《Nature Medicine》上一项探讨闭环自适应脑深部电刺激治疗帕金森病的创新性研究成果。
一、研究概述
近日，一项探讨闭环自适应脑深部电刺激（adaptive deep brain stimulation，aDBS）治疗帕金森病的创新性研究成果发表于《Nature Medicine》（IF：58.7/Q1）上。该研究为aDBS在帕金森病治疗中的应用提供了重要依据。
研究纳入4名帕金森病患者，进行了双盲、随机、交叉、对照研究，比较aDBS与传统开环DBS（cDBS）的治疗效果。患者首先接受7-31个月的常规cDBS刺激，随后分别进行aDBS和cDBS刺激，比较两种方式对改善运动症状的效果差异。
研究结果显示，与cDBS相比，aDBS能够更有效地减少患者的运动症状，运动症状的持续时间缩短了约50%。研究者在所有患者的丘脑底核（STN）或感觉运动皮层中识别出了DBS刺激诱导的γ振荡（约65Hz），并将其作为监测运动症状的最佳生物标志物。
值得注意的是，aDBS系统能够在帕金森病症状发生之前感知并校准所需的刺激参数，从而提供更精准的个性化治疗。这一特性使aDBS在改善患者生活质量方面表现出明显优势。
美国加州大学旧金山分校Carina Oehrn团队在论文中指出，“尽管本研究规模较小，但为未来大规模临床试验奠定了基础，以进一步评估个性化aDBS刺激对帕金森病和其他神经系统疾病的疗效。”
研究团队强调，aDBS的广泛应用将依赖于进一步自动化的传感和刺激算法的开发，包括根据可穿戴设备数据或患者报告问题进行调整的方法。这项研究为开发更精准、个性化的帕金森病治疗方案开辟了新的途径。
总的来说，这项研究为aDBS在帕金森病治疗中的应用提供了重要的初步证据，有望为难治性帕金森病患者带来新的治疗希望。
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文章来源
Oehrn CR, Cernera S, Hammer LH, et al. Chronic adaptive deep brain stimulation versus conventional stimulation in Parkinson's disease: a blinded randomized feasibility trial. Nat Med. Published online August 19, 2024. doi:10.1038/s41591-024-03196-z
二、作者自述
通讯作者、加利福尼亚大学旧金山分校（UCSF）神经外科Dolores Cakebread教授、UCSF运动障碍和神经调节诊所联合主任Philip Starr博士介绍说，“这项研究代表了帕金森病脑深部电刺激治疗的重要进展。我们开发的自适应脑深部电刺激（aDBS）技术能够实时监测患者的脑活动，并根据症状的变化动态调整电刺激的强度，为患者提供更精确的治疗。”
Starr博士解释道，“这项技术的发展源于我们过去十多年的持续研究。2013年，我们成功开发了检测和记录与帕金森病相关的异常脑节律的方法。到2021年，我们的团队进一步识别出了与特定运动症状直接相关的脑活动模式。这些发现为aDBS技术的实现奠定了基础。”
UCSF神经病学副教授、该研究的另一位末位作者Simon Little博士补充说，“aDBS技术的独特之处在于其‘智能’性和适应性。它能够实时评估患者的症状状态，并提供恰当的刺激量。这种方法不仅能在白天有效改善运动症状，还显示出缓解帕金森病患者常见的失眠问题的潜力。”
Little博士进一步表示，“我们的研究团队目前正在测试新的算法，以进一步优化睡眠改善效果。我们去年发表的第一项睡眠aDBS研究结果令人鼓舞，为这项技术在改善患者生活质量方面开辟了新的可能性。”
Starr博士和Little博士都强调了这项技术的广泛应用前景。Starr博士指出，“aDBS技术对患者的积极影响令人振奋。除了在帕金森病治疗中的应用，我们认为它在抑郁症和强迫症等精神疾病的治疗上也可能带来突破。我们正处于神经刺激疗法新时代的开端，未来充满了令人期待的可能性。”
美国国家卫生研究院（NIH）脑计划（BRAIN Initiative®）主任John Ngai博士评论道，“这种个性化、自适应的DBS技术完美体现了BRAIN Initiative的核心使命，即通过创新技术深化我们对人脑的理解。这项研究不仅有望显著改善当前的帕金森病治疗方法，还为我们探索大脑功能提供了新的视角。”
这项突破性的研究展示了aDBS技术在改善帕金森病患者生活质量方面的巨大潜力，同时为开发其他神经系统疾病的闭环DBS治疗方案铺平了道路。研究团队将继续深入探索这项技术，不断推进我们对大脑的认知边界，以期为更多神经系统疾病患者带来新的治疗希望。
三、张建国教授的权威解读
帕金森病（PD）是一种影响数百万人群的神经系统疾病，尤其在人口老龄化国家更为普遍。目前，左旋多巴仍是PD治疗的主要药物，通过补充大脑深部运动控制区域的多巴胺来缓解症状。然而，过量的多巴胺可能导致异动症等运动并发症，限制了药物治疗的有效性。
DBS是目前PD的一线外科治疗手段，通过持续向大脑施加电刺激来改善症状。但现有的持续刺激DBS（cDBS）往往缺乏对临床和神经状态变化的动态反应能力。理想的情况是，PD患者需要一种能够根据大脑信号识别各种症状并相应调整多巴胺水平的“智能”DBS设备。
最近发表在《自然医学》杂志上的一项研究比较了自适应脑深部电刺激（aDBS）系统与传统持续刺激cDBS系统的安全性和可行性。这项研究的创新之处在于其突破了传统DBS以恒定参数提供刺激的局限性，开发出了能够根据患者颅内活动实时调整的闭环系统。研究者通过在STN核团植入DBS电极，同时植入运动皮层电极，实现了实时记录和传输颅内电生理信号，并使用嵌入式算法执行闭环反馈刺激。研究团队设计了一个七步工作流程，用于管理aDBS在慢性运动障碍中的应用。
研究结果令人鼓舞。闭环aDBS系统将最令人不适的PD症状减少了50%。在所有四名PD患者中，丘脑底核电刺激诱发的基底节/皮层gamma振荡是高或低多巴胺状态和残余运动症状的最佳指标。与临床最优的常规刺激相比，自适应刺激减少了患者出现令人困扰的运动症状（bothersome motor symptoms）的时间。
更重要的是，aDBS系统改善了参与者的生活质量。这种AI驱动的技术相比现有的PD治疗方法是一个显著的进步。它不仅可以用于改善当前对大脑信号复杂性和PD病理生理学的认识，还为个性化的自适应神经调节奠定了基础。
然而，我们也应该认识到这项研究的局限性。样本量较小，仅包括四名患者，这可能限制了结果的普遍性。此外，研究持续时间相对较短，每种刺激模式仅进行了一个月的比较。未来的研究应该考虑扩大样本量，延长观察期，以更全面地评估aDBS的长期效果和安全性。
总的来说，这项研究为帕金森病治疗开辟了一个令人兴奋的新方向。它展示了如何利用新型设备和人工智能来提供更精确、更个性化的治疗。尽管还需要进行大规模的临床试验来确定个体化的自适应神经调控在神经系统疾病中的疗效，但这项研究无疑为未来的研究和治疗策略指明了方向。
专家介绍
张建国 教授
首都医科大学附属北京天坛医院
教授，主任医师，博士生导师
享受国务院政府特殊津贴、北京学者、北京市有突出贡献专家
现任首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心副主任兼功能神经外科主任，北京市神经外科研究所功能神经外科研究室主任、神经电刺激研究与治疗北京市重点实验室主任，首都医科大学运动障碍性疾病诊疗与研究中心主任、神经调控技术国家工程研究中心副主任
兼任中国医师协会神经外科医师分会常务委员兼总干事、中国医师协会神经调控专业委员会主任委员、中国抗癫痫协会（CAAE）副会长、中华医学会神经外科学分会神经生理监测学组主任委员、北京医学会帕金森病与运动障碍分会副主任委员、北京医学会神经外科分会副主任委员、中国神经调控联盟理事长、世界立体定向和功能神经外科学会（WSSFN）常务理事、亚洲癫痫外科协会常务理事等
专注脑功能性疾病30余年，率先应用脑起搏器治疗帕金森病，开启了神经调控治疗脑功能性疾病的序幕，建立首个国家级神经调控多学科诊疗体系和平台，组建中国神经调控联盟，主持推动脑起搏器国产化的临床验证，为我国有源性植入脑起搏器的研发和临床推广做出了突出贡献
曾先后带领团队获得北京市科学技术奖二等奖、中华医学科技三等奖、教育部科技进步奖二等奖、北京市科技进步一等奖、国家科技进步一等奖、华夏医学科技奖一等奖
主持科技部、国自然重点及省部级课题20余项，近5年在《Lancet Neurology》《JAMA Neurology》《Nature Communications》《Brain》等国际期刊发表相关研究成果150余篇
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