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Roxy Paine的神經元藝術作品

Roxy Paine的神經元藝術作品。 如何能以非侵入方法刺激腦內神經元?Credit: Christopher Neugebauer@Flickr CC BY-SA 2.0

過去已經有研究證明,對於腦神經系統的疾病,像是巴金森氏症,脈衝電波可以有效去除震顫,但是這樣的治療方法,在臨床上一直有疑慮,因為這種治療方式需要在腦部植入電線,和外部的電源連結。已經證實有效的治療方法,如果因為侵入式治療的考量,而放棄治療,實在可惜。如果可以是同樣的方法,但是改成非侵入式的呢?

腦部深層的非侵入式治療

要達到非侵入式,簡言之就是需要無線來傳遞電刺激,利用磁場的方式,就是非常好的應用。美國麻州理工學院(MIT)的研究員開發了一種可以刺激腦部組織的方法,利用外部磁場搭配注射到腦部的磁性奈米顆粒,這種技術可以直接激發神經元來治療神經疾病。研究團隊將僅有22nm直徑的「氧化鐵顆粒」注入腦部,之後外加磁場,藉由穿透生物組織的磁力,加熱這些氧化鐵材料的奈米顆粒。而局部升溫可以激發「熱感辣椒素接收器」(heat-sensitive capsaicin receptor)來啟動神經。(這種蛋白也就是身體用來感受熱和吃辣的食物感受熱用)。這種奈米顆粒只有加熱後才會與生物組織互動,同時不會在腦部移動,這樣可以留作之後隨時要治療時運用。

以上影片顯示,因為電磁加熱氧化鐵奈米粒子後,鈣離子流入神經元。右邊的神經元有「熱感辣椒素接收器」受磁場加熱的影響。左邊為對照組,沒有受電磁影響。

這套治療方法,已經證實方法可行。但仍需要更多的實驗,來驗證臨床治療的可行性。

其他奈米顆粒加熱應用

其實利用磁場加熱身體組織內的奈米顆粒,這個研究並不是第一例。現在已經有研究應用同樣的方法,來殺死癌細胞。這篇研究也採納癌細胞研究的結果,計算適當的熱能,不至於過熱殺死細胞,但又要到達一個溫度可以激發神經元。同時因為氧化鐵奈米顆粒,已經長時間應用在MRI影像技術,作為顯影劑,所以相對安全。除了開發這個奈米顆粒且最佳化其大小和形狀,研究團隊也開發了客製化傳遞這種磁場的設備。

下一步這個研究將朝向臨床治療發展,了解鄰近的組織和感染區域是否有副作用。這篇研究可說是第一個深層腦部治療的技術。

文章參考:MIT News
影片來源:Massachusetts Institute of Technology (MIT)
圖片來源:Christopher Neugebauer@Flickr  CC BY-SA 2.0
原文參考:Science


作者簡介

BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章一定要有邏輯性,藉由追蹤報導生醫領域的創新和應用來傳播知識。