劍橋新技術：腦中植入電子設備即可阻止癲癇發作

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在中國，癲癇已成為神經科僅次於頭痛的第二大常見疾病。

中國最新流行病學資料顯示，國內癲癇的總體患病率為7.0‰，年發病率為28.8/10 萬，1年內有發作的活動性癲癇患病率為4.6‰。據此估計，中國約有900萬左右的癲癇患者，其中500～600萬是活動性癲癇患者，同時每年新增加癲癇患者約40萬。

癲癇，俗稱「羊角風」或「羊癲瘋」，是大腦神經元突發性異常放電，導致短暫的大腦功能障礙的一種慢性疾病。

目前，對癲癇所採取的治療方式主要有藥物治療、手術治療以及神經調控治療。其中，神經調控治療一項新的神經電生理技術。在國外，神經調控治療癲癇已經成為最有發展前景的治療方法。

不管是藥物治療、手術治療亦或是神經調控治療，當前都難以保證沒有副作用以及不會再複發。

不過，近日劍橋大學生物工程師ChristopherProctor提出了一種新方法，其不僅能夠阻止癲癇的發作，還能夠最大程度的降低藥物帶給身體的副作用。

阻止癲癇的原理是什麼

該方法是將一個微流體離子泵（microfluidic ion pump）植入大腦出病症的部分，如癲癇發作的焦點，當電極檢測到癲癇發作的神經信號時，離子泵被激活，產生電場，從而使藥物移過離子交換膜並離開裝置，使藥物分子被輸送至發病的地方，從而停止射擊並結束癲癇發作。在整個過程中，還可以通過調節電場強度來控制藥物量。

「除了能夠準確控制藥物的輸送時間和數量外，這種方法的特殊之處在於藥物從設備中排出而沒有任何溶劑，」Christopher Proctor博士說道，「這可以防止對周圍組織的損害，並使藥物與設備外部的細胞相互作用。」

更少的劑量和副作用

此外，研究人員還發現，用相對較小劑量的藥物就可以預防癲癇發作，這種藥物的劑量不到裝入裝置的藥物總量的1％。這也意味著該設備應能夠長時間運行而無需重新填充。他們還發現了這樣一種證據，即所傳遞的藥物，實際上是一種原生於體內的神經遞質，在幾分鐘內被大腦中的自然過程吸收，研究人員說，這應該有助於減少治療的副作用。

100%有效並可提高能源效率

事實上，微流體離子泵的設計並不是創新，該技術是建立在近年來已經成功研發出來的類似工具上，該工具稱為有機電子離子泵，其能夠將藥物輸送至脊髓或者身體的其他部位。此後，改進版的有機電子離子泵證明能夠以模擬神經信號傳導速度的方式將分子遞送到多個點位。

對此，Proctor表示，將微流技術融入設計中，是提高能源效率的關鍵。「這使我們能夠顯著減少驅動離子離開設備所需要的能量。」

「這種新工具100%有效。」 Proctor說道，這表明，幾乎所有從記憶體中離開的離子都是藥物分子，而不是與混合溶劑混合在一起的混合物。

圖：微流體電子離子泵植入老鼠腦部海馬回部位

為了測試新設備，Proctor與其同事將設備植入17隻老鼠大腦中海馬回部分，並誘發癲癇發作，然後使用微流體離子泵將GABA（γ-氨基丁酸）（一種抑製性神經遞質）直接傳遞到大腦癲癇發作的焦點。

據老鼠大腦活動的電子記錄結果顯示，該工具可試用於兩種情況。其一，就是癲癇疾病。Proctor表示：「在我們開始輸送GABA不久之後，強烈的癲癇發作已經轉變為正常的生理活動。」而除了癲癇之外，該裝置可試用的第二種情況就是其他腦部疾病，如帕金森症。腦癌等。