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  • 贺斌:站在读脑技术前沿
  • 责编/胡小洁 美编/单智文
  • 2010 年 2 月 22 日 星期
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    医药经济报 2010年2月22日
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    贺斌:站在读脑技术前沿

    ■记者 刘正午
      

      “通过一定的技术手段,你在想什么我都可以知道,随着对脑功能的解读和相关技术的提升,我们甚至可以用无损的干预手段让异常的大脑功能恢复正常。”

      这并不是科幻小说或电影里的桥段,这已经是当今人类最尖端的脑科学研究可以展望的不远的将来就能实现的一幕。

      “我相信,脑科学的前沿技术将在10年内有重大突破,不是在研究阶段的,而是实实在在在临床上应用的。”

      贺斌博士对记者如是说。日前,在回国讲学期间,贺斌博士接受了本报记者采访

      

      所想即所做?  

      科学家眼中,人脑是一个开放的复杂系统,对于人脑的深入研究是人类最终极和最富挑战的探索。与人类基因组计划一样,脑科学以及相关工程方法研究已经成为生命科学的热点领域。神经工程是神经科学、材料科学、微电子技术以及信息科学的交叉学科,在揭示神经系统的工作机理以及神经疾病的治疗和神经康复等方面具有重要意义。

      神经工程的两大目标是通过神经系统和人造设备间的沟通来修复和增强人体功能。当前的研究主要着眼于:探明感觉系统和运动系统编码和处理信息的机制;定量研究这些机制在病理状态下发生的变化;研究如何通过脑机接口、神经修复等途径操纵这些正常和病变的机制

      “我们在实验中发现,人体在想像做出某种动作的时候大脑所出现的功能变化,与人体真正去做出这个动作的时候大脑所出现的功能变化,其信号相似度非常一致。”贺斌对这一研究结果感到很兴奋,因为它与之前神经学家们的另一发现不谋而合:大脑在视物和想像过程中,实际上使用了相同的途径,只是方法不同而已。

      神经科学家们在之前的研究中发现,在人类视物过程中,外部世界的刺激通过视网膜到达初级视觉皮质,再传导至高级中枢直到认出物体。在大脑想像的过程中,来自高级中枢的刺激向下传到初级视觉皮质,直到被认知。这一研究认为,臆想出来的事物就跟真正看到的一模一样,至少对于观察者自己的头脑来说是这样。

      贺斌解释道,所谓脑电成像技术就是通过仪器使得神经科学家可以看到“活体脑的内部”。通过脑成像方法,人类第一次可以直接看到大脑的认知活动,认知科学有了研究大脑认知和智力的“望远镜”和“显微镜”。近年来,国内外认知神经科学和脑成像技术飞速发展,发达国家在短短数年中建立起成批投资规模以千万美元计的脑成像研究中心。我国也于2004年正式成立了北京磁共振脑成像中心。

      “脑功能成像在医学方面有广泛的应用价值,尤其是在神经内、外科、精神科、小儿科等都有独特的用于诊断和研究的价值。比如,在神经内科上,脑功能成像的检查对失语病人的诊断以及失语发生的机制和在治疗过程中恢复情况的判断都很有价值,对神经官能症的诊断也能提供可靠的依据;在神经外科方面,在做脑部手术前,利用脑功能成像把脑的重要部位如中央前回、中央后回、运动性语言中枢、感觉性语言中枢等做出准确的定位,为脑部手术提供重要的信息。尤其,脑功能成像还可以确定癫痫发作的焦点,为手术治疗提供重要参考。”

      

      无损治脑:不远的未来  

      按照类似的推理,想像出来的动作和真正做出的动作,对于人们的大脑来说也应当一模一样。事实证明确实如此。“目前,全球大约有5000万人患有癫痫症,其中1/3的患者无法用药物进行治疗和控制,对这部分人而言,通过脑部手术切除病灶是有效的方法。但临床上真正进行外科手术治疗的病例却特别少,即使在美国,每年也只有2000~3000例癫痫症患者选择手术治疗方式。还有众多的癫痫症患者仍然生活在随时都可能会发作的阴影和担忧中。”谈及目前癫痫症患者的现状,贺斌语气中透出一丝忧虑,“其主要的制约因素就在于这项手术的复杂性及其侵入式监测的风险性。因此,临床上急需发展一种非侵入式的电生理学神经成像方式用于辅助脑部手术计划。”

      而贺斌所进行的多模态神经成像技术就是这样一种非侵入式的电生理学神经成像方式。贺斌告诉记者,所谓多模态神经成像技术就是将目前通用的功能磁共振成像技术与脑电成像技术合二为一,将大脑神经元的功能活动成像记录,并对异常的病灶区域进行准确的定位。

      据贺斌介绍,多模态神经成像技术在癫痫诊断和治疗中的应用目前在做上百人的临床实验。很多神经科学研究也在广泛应用该技术,他乐观地预期,不久的将来,在癫痫病的辅助诊断应用上,新技术可以避免开颅手术。他甚至大胆展望,未来科学家能够通过生物工程设备达到神经调控,成功地通过对大脑电场或磁场的干预,达到对神经进行调控,从而改善病态神经网络,他相信这将具有巨大的应用前景。

      “10年之内,在脑科学的研究与应用领域,应该就会有具体的突破出现,不是实验室水平的,而是临床应用上的。”贺斌激动地说。

      [人物简介]

      贺斌

      美国明尼苏达大学生物医学工程系、神经科学系教授、生物医学功能成像与计算实验室主任。美国国家健康研究院(NIH)神经成像培训计划主任。

      贺斌教授是全球生物医学工程领域最顶尖的科学家之一,被公认为新兴“神经工程学”方向的奠基人;也是首位担任世界生物医学工程领域最大专业协会——IEEE医学和生物工程学会的华人正职主席;担任中国科学院、中国医学科学院、协和医学院、上海交通大学、浙江大学等多所研究机构和大学的名誉及客座教授,曾先后获得了美国国家科学基金会杰出青年教授奖、美国心脏协会杰出研究者奖、伊利诺伊大学学者奖、日本Tejima奖等多项荣誉,并数次入选美国和世界名人录。

     

       
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