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大脑里同样有“引力波”

  • 发布时间:2016-02-19 07:49:00  来源:北京日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  

  这些天,“引力波”不仅让科学界沸腾,也成了网络热词。

  2月11日,美国多所大学和研究机构的研究人员宣布,被爱因斯坦预言已百年的引力波,终于被人类首次直接探测到了。引力波即天体在剧烈运动时扰动周围时空如波纹一样向外传播的时空涟漪现象,强度微弱,长期以来人们通过各种努力,直到现在才实现了对引力波的直接观察,这是物理学和天文学界的划时代发现,标志着人类向破解宇宙诞生奥秘前进了一大步。

  我国癫痫领域的权威专家、首都医科大学宣武医院神经内科王玉平主任说:“其实,人脑的‘引力波’近年来也被发现了,改变了我们对于人类脑功能和脑疾病的认识”。

  高频振荡 脑部“引力波”

  爱因斯坦提出“引力波”假说(1916年)后,德国的Hans Berger医生在1924年首先记录到人脑的电活动信号,开辟了认识人脑的新领域。人脑电活动信号是在人类进行运动、感觉、记忆、认知以及情感等脑功能活动时,不同脑细胞和脑组织之间进行信息交流和功能组织的基本语言,对信号的有效记录和分析,既是解开脑功能奥秘的窗口,也是进行脑功能紊乱疾病诊断和治疗的关键手段。特定的脑电活动频率具有特定的时间和空间分布规律,并与一定的生理和病理状态相关,例如,每秒8-13次(8-13Hz)的α节律,在人清醒闭眼时出现于双侧枕部,睁眼以及睡眠中消失;0.5-4Hz的δ节律,既是深度睡眠时期的优势节律,同时也是局部脑损伤的典型表现等。

  近年随着设备和技术的进步,人类能在经典的脑电频率0.5-30Hz之外观察脑活动,重大的突破在于观察到100Hz以上的脑电活动,称为高频振荡(HFO),包括涟波(100-250Hz)以及快速涟波(250-600Hz),其频率极快,但强度非常弱,并且持续时间仅有几十到几百毫秒,湮没于背景脑电活动中,稍纵即逝,就像是大脑的“引力波”。

  定位病灶 治癫痫更有效

  大脑的“引力波”是非常局限(数毫米内)的神经元同步活动执行功能的结果。研究发现,涟波参与了人类记忆的巩固等多种生理过程,体现了神经元进行信息处理的时空编码特征。从医学角度来看,大脑“引力波”的发现,为人类古老的疾病——癫痫的治疗提供了重要的价值。

  癫痫是多种原因导致的慢性脑疾病,表现为发作性的抽搐、意识障碍以及不同的异常感觉和体验等。在现代医学快速进展的背景下,经过准确诊断和合理药物治疗,约三分之一患者仍有顽固的癫痫发作(药物难治性癫痫)。针对药物难治性癫痫患者,外科手术切除致痫灶能够完全控制发作,但如何在术前准确定位致痫灶,在达到治愈癫痫的同时尽可能不影响脑功能,是目前国际上面临的挑战。

  宣武医院神经内科的任连坤医师曾在美国梅奥诊所跟从国际癫痫学专家学习,对于大脑“引力波”——高频振荡有较深入的研究,他说:“高频振荡的发现在一定程度上改变了我们对于脑活动的认识,特别是在癫痫领域,国际的研究认为病理性高频振荡可以作为致痫灶的生物标记物,能够高度特异地定位致痫灶,为癫痫外科手术成功准确切除治疗提供了巨大帮助”。

  王玉平主任介绍,宣武医院近年来在我国率先开展脑部“引力波”——高频振荡的检测,并应用于临床,取得了良好的经验,在此领域达到了国际水平。通过大脑“引力波”的定位,对于顽固性癫痫患者的治疗取得了更好的手术效果。特别是宣武医院去年还引入“机器人无框架立体定向手术辅助系统”(ROSA),定位准确性更高,并且有效地避免了正常脑组织的损伤,非常符合“精准医学”的要求。

  奥巴马在启动美国10年脑计划时感叹道:“作为人类,我们能够确认数光年外的星系,我们能研究比原子还小的粒子,但我们仍无法揭示大脑的奥秘”。对于全面了解脑功能、彻底治疗脑疾病,尽管我们仍然知之甚少,但王玉平主任仍然保持乐观,自然科学的发展速度已经超出了我们的想象,不久的将来,在人脑“引力波”发现之外,脑科学领域的更多突破将为我们理解脑、保护脑和治疗脑疾病带来革命性变化。

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