多模态神经成像：让大脑病灶无处可逃

  　■ 新技术

　　当爱因斯坦想像追逐一束光线并赶上光速时，人类次想到了相对论；当莱特兄弟想像自己能像鸟儿一样飞翔时，世界上次发明了实用型飞机。事实证明：想像力能够激发创造力。

　　而近的一项研究证明，患者通过想像还可以帮助医生对其大脑病灶进行准确定位。

　　这项研究通过应用一种新型的多模态神经成像技术对患者大脑的想像进行无创的动态监测，为手术精确切除病灶提供了依据。这项旨在为需要进行脑部手术的患者进行非侵入式监测的技术，目前已在许多癫痫症患者身上得到了应用。

　　作为该项技术的主要承担者——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的贺斌博士，日前在回国期间接受了记者采访。

　　“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。

　　试着想像一下，寒冬腊月，当你头脑中想像正身在一个火炉旁时，是不是也会有一种温暖的感觉？其实这个原理跟“望梅止渴”的道理是一样的。

　　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，再传导至中枢直到认出物体。在大脑想像的过程中，来自中枢的刺激向下传到初级视觉皮质，直到被认知。科学家们现在明白，为什么当—个人想像自己像迈克尔·乔丹那样投篮时，真的会提高自己的投篮技术。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。

　　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是一模一样。事实证明确实如此。具体对贺斌所研究的癫痫症患者来说，他们相像中所出现的癫痫发作时大脑的活动应当与实际发作时候的大脑活动基于一致。这为那些需要手术治疗的患者提供了一条准确定位监测的理论依据。

　　“像癫痫症患者，他们大脑的病态并非孤立的，而是一个病态的神经网络，目前为了监测这种患者的大脑活动，临床通常对有手术需求的患者采取将电极埋入脑部或头皮的方式进行监测，这是一种侵入式的监测方式，本身就会对患者造成一定程度的创伤。对全球1500多万通过用药不能控制的癫痫症患者来说，大多无法接受。”

　　“目前，全球大约有五千万人患有癫痫症，其中三分之一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。

　　他解释道，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。

　　目前通常所用的脑成像技术主要包括计算机断层扫描(CT)，这种方法可以产生脑部剖面成像，但这种方法只显示脑的内部结构，却不能对脑功能的情况进行记录；正电子发射断层扫描术（PET），扫描仪通过检测被注射入或被吸入的放射物可以产生脑图像，虽然这种方法提供了脑的功能活动图像，但一方面这种检测技术不仅价格昂贵，而且使用的放射性物质对人体也有损害；还有一种技术叫磁共振成像（MRI），磁共振成像使用无线电频率信号检测，信号产生于磁场中转移的无线电波，它能提供详细的不同维度的脑图像，安全无痛，但不适用于带有金属物品如起搏器的病人；还有一种更好的技术叫功能磁共振成像（fMRI）技术，它可对流向特定脑区的血液的变化进行检测，能同时提供脑的解剖和功能视图。

　　“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十分有价值，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。”

　　贺斌相信，随着多模态神经成像技术的逐步推广和应用，将来一定能在更多的领域得到发展。

来源：科技日报