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神经科学 虚拟现实诱导大脑重新“布线”

, 于洛桑


脑组织截面的数字显微图像显示出许多神经胶质细胞和神经元(神经细胞)

脑组织截面的数字显微图像显示出许多神经胶质细胞和神经元(神经细胞)

(Keystone)

尽管全球极缺大脑疾病的治疗方法,但瑞士从事神经科学的各个新办企业和实验室,都在积极寻找新的高科技解决方案,来帮助受疾病困扰的患者。

从法国境内俯瞰罗纳河(Rhône)的Rocher de Léaz峰顶望下去,到谷底还有很远的距离。高悬在崖壁上,风在耳边呼啸,我身上虽然有全套攀岩保护设备,也拴着保险绳,可还是缺少安全感。

在我的右边,有位攀岩者正朝着我的方向下山,他向我招手,想知道我情况如何。我朝上挪了挪,挥挥手答复他。

那一刻我才记起来,这一切都不是真实的。我忘了自己头上正戴着虚拟现实视图器和耳机,此时也没有悬在崖壁上,而是站在“现实置换机”(Reality Substitution Machine)里。这部奇异的机器,就是四月初洛桑联邦理工学院(EPFL)举办的国际神经科学会议-2015大脑论坛(Brain Forum)-上的一个展示台。

洛桑理工研究员与项目主管布鲁诺·赫伯林(Bruno Herbelin)解释说,这个新的实验性项目被称为RealiSM,是以临床和治疗应用为目的,将认知神经科学与虚拟技术相结合,用以研究记忆、感知和近体空间,即人体所能触及的区域。

“我们利用刺激来让大脑建立身临其境的感觉,好让这种体验非常自然,以至你忘记了这背后的所有工作,”赫伯林表示。

外部内容

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我通过头戴式虚拟现实视图器看到的登山全景画面,是用装在一个特制三角架上的16个GoPro摄像机提前录制的真实画面。栩栩如生的音响则是用4对麦克风录制的。

头戴式视图器装配了立体摄像机,拍摄你的手、脚与身体动作,再通过实时播放使你沉浸在景色当中。你的大脑因此“受骗”,以为自己真的攀悬在崖壁上。

这一切让游戏玩家听起来不禁神往,但RealiSM小组却希望它也能用于临床实践。他们宣称,利用认知行为治疗技术,专家们可以治疗焦虑、情绪紊乱或创伤后应激等症状。这种技术将在未来两三年内正式问世,届时可以定制实验场景。

“我们人类并不是硬线制作的,经验可以改变大脑中的‘线路’设置,”RealiSM项目联合负责人哈米尔·艾尔·伊马德博士(Dr Jamil El Imad)宣称。

神经康复

瑞士企业MindMaze也融合了虚拟现实技术与神经科学。这家洛桑理工的衍生企业已经设计了好几种应用,其中包括“MindPlay”,一个帮助中风和大脑损伤患者重新学会使用四肢、价钱并不昂贵的康复产品。这项技术也在大脑论坛上展出。

患者在指导下进行一系列练习,这些练习可以在医院或在家里完成,同时有一个定制的摄像机跟踪他们的活动。中风患者会在屏幕上看到自己健全肢体的形象在做各种动作,例如碰撞一个目标。然后这个形象被反转过来,让大脑以为受损肢体实际上是健康的。

MindMaze的总裁与合伙创建人泰吉·塔迪(Tej Tadi)称,这带来“大脑不同皮质层区域间某种形式的重组或是激活,我们对此加以利用、进行测量,再定制与练习,将这种可塑性最大化。”

外部内容

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这些练习促进了大脑与受损肢体间神经元连接的早期激活,在许多病例中,帮助了那些手臂和腿重新活动起来。

“中风后的头三周是最佳时期。我们在洛桑的沃州大学医院中心(CHUV)和锡永(Sion)的研究都显示出,中风一周后就开始康复治疗是完全可行的,”MindMaze科学家甘格达尔·加里佩利(Gangadhar Garipelli)指出。

在本次洛桑会议上,展出的还有一件帮助预测和诊断癫痫发作的设备样品。

脑电波 预测癫痫发作的新装置

某瑞士医疗科研公司已开发出一种新的装置,能够在癫痫发作前及时作出识别。在近日由洛桑联邦理工学院(EPFL)联合主办的国际脑论坛上,这套装置的样机首次亮相。 ...

它由苏黎世的NeuroPro医学研究公司开发,目前瑞士癫痫中心正在对它作进一步开发和调试。这套设备的临床测试很快就将开始,两年内有望进入市场。

有30家衍生和新兴企业出席了论坛,以上是他们展示的成功取得突破性进展的部分神经技术。

大脑项目

神经科学是全球科学界一个蓬勃发展的领域。如今在大脑研究方面有一次世界性的运动,其中包括美国的“脑计划”(BRAIN Initiative),澳大利亚、中国、日本等国的大型项目,以及以色列试图解开大脑的奥秘。

而在瑞士的日内瓦湖沿岸地区,特别是洛桑理工,是神经科学的重要参与者。该学院曾一度是欧盟资助的“人脑项目”(英)外部链接(Human Brain Project)主要协调者,直到最近的一次重组,才失去这一领导地位。不过,凭借基于日内瓦生物科技园(Campus Biotech)为该项目工作的愈百名科技人员,它仍然是研究的主力军。

在大脑论坛上,对这些帮助脑疾患者的瑞士新科技,洛桑理工校长和神经科学家帕特里克·埃比舍(Patrick Aebischer)表示由衷的欢迎。

“技术、工程和影像的最新进步,让你能够用不同的方式观察大脑,收集到以前无法获得的数据,”他透露。

然而在向参加论坛的顶尖科学家发言时,埃比舍直言不讳地提醒大家什么才是真正的主次:“一方面我们有这些了不起的大脑计划,但同时我们怎样才能利用新的知识来开发新疗法?虽然我们在认识大脑中取得了巨大进步,却没有把它以同样方式转化成新的治疗方法。”

仍无特效药

尽管有了这些未来技术来帮助癫痫、中风、大脑损伤和情绪紊乱患者,新的治疗方法却仍难以捕捉。

阿兹海默病

据国际阿兹海默病协会(ADI)公布,到2050年,阿兹海默病及其他类型的痴呆症患者人数预计将翻两番,达到1.35亿人左右,这将给社会带来沉重的负担。

信息框结尾

对于痴呆症-当大脑受到疾病影响而表现出的常见症状,八国集团(G8)制订了一个乐观的目标,即到2025年找到特效药或有效疗法。尽管本月有报导称,美国科研人员可能已经发现阿兹海默病的一个潜在诱因(英)外部链接,但目前仍然没有特效药。阿兹海默病,俗称老年痴呆症,是最常见的一种痴呆症,患者人数占患痴呆症总人数的六成以上。

近十年来,大制药集团在心脏病和癌症药物的开发上取得了大幅进展,但却没有任何治疗阿兹海默病的有效新药面世。2002-2012年间,旨在预防、治疗或改善阿兹海默病症状的昂贵的药物试验中,有99.6%以失败告终或终止开发,而癌症药物的比例则为81%。专家申辩说,这可能是因为试验进行得太晚,参加试验患者的情况已相当恶化。科学家们还瞄准了这种疾病的各各方面,但只有一种药物的疗效得到证实,即用来改善记忆的美金刚胺(Memantine)。科学家们表示,鉴于阿兹海默病病因仍然不明,加上该病的异质性、诊断的困难性和病情发展的缓慢性,预防是目前最明确的出路。

“如果看一下美国食品药品监督管理局(FDA)和欧洲药物管理局(EMA)批准的神经科学类药物数量,那会令人感到非常沮丧,”埃比舍强调。


(翻译:小雷), 瑞士资讯swissinfo.ch

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