
图1:研究论文刊发在国际顶尖学术期刊《Neuron》
8月15日,原解放军总医院神经外科医学部、现首都医科大学附属北京世纪坛医院神经医学中心、神经外科毛之奇教授团队和北京脑科学与类脑研究所罗敏敏教授团队,在国际顶尖学术期刊《Neuron》(IF:15)上发表题为 “Optimized Deep Brain Stimulation for Anterior Cingulate Cortex Inhibition Produces Antidepressant-like Effects in Mice” 的研究论文(图1)。毛之奇教授作为共同通讯作者,提出了创新神经调控模式治疗抑郁症的理念和想法,在团队成员的共同努力下,研究开发出一种全新的前扣带回(anterior cingulate cortex, ACC)靶向深部脑刺激(deep brain stimulation, DBS)策略——抑制性 DBS(i-DBS),仅需约2小时短时刺激,即可在抑郁小鼠模型中快速缓解症状,并维持长达数天。这一 “短时—长效” 的刺激范式,有望显著减少患者对设备的依赖,降低副作用风险,为抑郁症及相关精神障碍的治疗提供了全新思路。
图2. 基于光纤记录的实时神经活动监测,优化获得快速、持续且可逆的抑制性DBS(i-DBS)参数
毛之奇教授团队成员杨昊南作为共同第一作者,为研究实验顺利完成做出了重要贡献。在研究过程中,毛之奇教授团队与罗敏敏教授团队紧密协作,共同攻克了多项技术难题。他们将DBS与光纤记录技术结合,实现了在刺激的同时监测ACC不同类型神经元的活动,成功避免了临床研究中常遇到的电刺激伪迹问题,为刺激参数的实时优化提供了可能。通过细胞类型特异性的实时监控,团队不断测试与调整不同波形和参数,最终确定了一组不对称但电荷平衡的双向波,能够快速、强烈且持久地抑制ACC锥体神经元,从而实现了高效的抗抑郁效果。团队将其命名为抑制性DBS(inhibitory DBS, i-DBS)(图2)。
图3. ACC靶向抑制性DBS(i-DBS)诱导快速且持久的抗抑郁效应
在两种经典抑郁动物模型中,仅需一次约2小时的 i-DBS 刺激,即可在数小时内迅速改善抑郁样行为,且疗效可持续超过3天,在不同模型中具有良好的可重复性与泛化性(图3)。
图4. 光纤记录与DBS结合筛选出强效、持续且可逆的ACC激活参数
这一发现不仅为症状特异性的干预策略提供了理论基础,也提示未来仍需进一步优化参数组合,以实现对更多核心症状的稳定且长期缓解。此外,团队还优化出一种 “兴奋性 DBS(excitatory DBS)” 模式,该模式能在正常动物中诱发快感缺失等抑郁样状态,进一步证明了DBS参数在决定疗效方向上的重要性(图4)。
图5. ACC靶向i-DBS抑制了ACC本身及其连接的多脑区神经网络活动
在机制层面,团队首次利用新近鉴定的抑制性标记分子pPDH,追踪 i-DBS在全脑范围内的信号转导,发现其可将局部抑制信号扩散至多处情绪相关脑区(杏仁核、外侧隔核及外侧缰核等),从而在神经网络层面实现抗抑郁效果。这一发现深化了我们对DBS作用机制的理解,为多脑区协同调控策略奠定基础(图5)。
该研究提出了临床DBS的全新 “短时—长效” 刺激范式,在显著提升疗效的同时,有望减少患者对设备的依赖,降低副作用风险,改善长期生活质量。同时,团队的一系列研究系统阐明了前扣带回(ACC)在奖赏贬值异常及抑郁状态调控中的核心作用,进一步确立其作为干预靶点的理论基础。这一机制与技术的双重突破为ACC靶向精准干预的临床转化奠定了坚实基础,为抑郁症及相关精神障碍的治疗开辟了新路径。
北京脑科学与类脑研究所罗敏敏实验室副研究员袁正巍和301医院硕士研究生杨昊南为本文共同第一作者;北京脑所罗敏敏教授、袁正巍博士和首都医科大学附属北京世纪坛医院神经医学中心毛之奇教授为共同通讯作者。王鹏博士和侯晓宁为本文的行为学实验做出了重要贡献;该论文的其他作者还包括首都医科大学附属三博脑科医院的许可博士,北京脑所的周钰博士、戴睿成博士、郭青春博士、高园、高辛未,北京大学李毓龙教授,以及301医院张剑宁教授。本研究受科技部科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目、中国医学科学院医学神经生物学创新单元、中国医学科学院医学与健康科技创新工程、新基石研究员项目、北京市政府及国家自然科学基金青年科学基金的资助。
毛之奇,首都医科大学附属北京世纪坛医院神经医学中心、神经外科主任医师,教授。原中国人民解放军总医院(301医院)知名专家,神经外科医学部主任医师,教授,博士生导师,博士后合作导师。
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罗敏敏,神经生物学家,北京脑科学与类脑研究所所长、特聘研究员,新基石研究员。其在包括Nature、Science、Cell等顶尖期刊发表大量研究论文,系统解析了脑内奖赏与惩罚处理的神经环路,为抑郁症、精神分裂症、药物成瘾等多种相关精神疾病的治疗提供了新靶点与策略方向。
袁正巍,清华大学博士,现为北京脑科学与类脑研究所罗敏敏实验室副研究员,以第一作者身份在 Neuron期刊发表两篇论文,揭示了前扣带回在奖赏贬值编码和控制,以及抑郁症发生和治疗中的作用。
杨昊南,解放军总医院在读博士研究生,硕士期间师从毛之奇教授开展抑郁症脑深部电刺激神经调控治疗基础研究,参与科技部科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目课题“侵入式脑机融合应用”的研究。
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