近期，六位病態(tài)肥胖患者參與了斯坦福一項特殊的減肥實驗——芯片植入大腦，滅掉貪吃念頭！當他們想吃東西的時候，這個芯片就會適量放電，打消進食的欲望。

減肥堅持不下去？試試這款芯片吧。

“管不住嘴”可能是減肥過程中非常煎熬的一件事情。而近期斯坦福大學的一項研究就從根源控制住了這一問題——芯片植入大腦，滅掉貪吃念頭！

六名病態(tài)肥胖患者同意并參加了這項臨床試驗，他們自愿測試一種新的大腦芯片，當他們想暴飲暴食時，這種芯片就會對他們的大腦產(chǎn)生刺激。

這種芯片被稱為反應性神經(jīng)刺激系統(tǒng)(RNS)，是由醫(yī)療技術(shù)公司NeuroPace開發(fā)的。其目的是幫助治療癲癇患者。一旦植入大腦，它就會追蹤大腦活動，不斷監(jiān)控大腦的運作方式。

不過，《美國國家科學院院刊》(PNAS)最近發(fā)表的一項研究表明，同樣的技術(shù)也可以用來阻止暴飲暴食的模式。

在接下來的五年里，有六個人將在大腦中植入RNS芯片18個月。為了符合這項研究的要求，受試者的體重指數(shù)超過45，并且沒有通過胃旁路手術(shù)或認知行為療法來減肥。

也就是說，身高170cm的成年人，體重需要到達130公斤以上才可以參與這項實驗。

該芯片已在小鼠身上成功測試。該裝置嵌入大腦伏隔核(NAc)區(qū)域，與進食密切相關。

電刺激老鼠可有效控制“食欲”，有望治療肥胖癥狀

正如上文所述，這項實驗在小鼠身上已經(jīng)成功測試。

論文地址：

https://www.pnas.org/content/115/1/192

在這項研究中，研究人員記錄了來自小鼠NAc(伏隔核)的局部場電位，發(fā)現(xiàn)1-4Hz振蕩的功率可以有效的出發(fā)神經(jīng)刺激，從而減少小鼠進食的行為。

而在研究過程中，人類的NAc也出現(xiàn)了類似的振蕩，因此研究人員認為這種方法可以在人類身上做嘗試并對一些疾病起到控制的作用。

沖動性是許多大腦疾病中最普遍和最具致殘性的特征之一。

在預期獎勵刺激期間，NAc的響應性增強易于出現(xiàn)沖動行為，這可能對適應不良行為的發(fā)展產(chǎn)生嚴重影響。

值得注意的是，在預期的短暫窗口期間，已經(jīng)在多項研究表明了了電生理學、神經(jīng)化學和功能性神經(jīng)成像相關性。這些相關性就有可能為治療提供對時間敏感的干預。

最近，一種反應性神經(jīng)刺激(RNS)系統(tǒng)被美國食品和藥物管理局批準用于部分發(fā)作性癲癇的輔助治療。

這種顱內(nèi)閉環(huán)系統(tǒng)已被證明能夠檢測癲癇樣活動，并通過響應性地將電刺激直接傳遞到癲癇發(fā)作區(qū)來阻止癲癇的傳播。

在這里，我們研究了RNS在接受高回報刺激之前進行干預的可能性，考慮到該系統(tǒng)的可用性，這一工作具有直接轉(zhuǎn)化潛力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，電刺激老鼠的NAc預期食物獎勵有效地減弱暴飲暴食的行為。然而，為了使用自動刺激系統(tǒng)“關閉循環(huán)”，預期生物標志物的鑒定、表征和改進是關鍵的后續(xù)步驟。

實驗和結(jié)果

小鼠NAc中，Delta-Range場電位的增加先于暴食行為

將多電極陣列植入小鼠NAc，如圖1 A-D所示。在1周的恢復期后，這些小鼠被安排每天暴露在高脂肪(HF)環(huán)境下1小時，該方案已知會誘發(fā)暴飲暴食行為。

根據(jù)先前關于獎賞預期期間不同種類的NAc細胞放電變化的報告，小鼠在接觸HF食物前2小時、1小時和1小時內(nèi)每日記錄NAc LFPs。所有小鼠在第10天達到穩(wěn)定的暴食標準。在HF攝入前第0天和第10天對小鼠進行了NAc LFPs的功率譜密度分析。

圖1：動物實驗原理圖，組織學，電極設計，高脂肪(HF)攝入的概覽。（A）實驗設計的示意圖，植入電極的位置；（B - D）顯示植入物位置的組織學檢查，8個接觸點的多電極陣列的設計，其中6個是指定的記錄接觸（藍色 / 綠色），2個是指定的刺激接觸（紅色）；(E - G）每天 1 小時 HF 暴露，第 10 天出現(xiàn)穩(wěn)定的暴飲暴食行為，表現(xiàn)為每日HF攝入量顯著增加。

作為對照，在小鼠食用標準食物之前立即進行相同的分析(圖2 a - c)。

圖2：原始局部場電位(LFPs)、功率譜密度、伏隔核(NAc) LFPs時頻分析、脈沖功率表征、RNS設置系統(tǒng)框圖。

LFPs 中最強的變化是在 HF 攝入之前的第 10 天發(fā)生暴食后，極低頻delta振蕩中的功率增加（圖2D - H）。

總之，這些結(jié)果表明，在暴食的小鼠中，從 NAc 記錄到的 LFP 中delta功率的增加發(fā)生在 HF 攝入之前，因此可能是觸發(fā) RNS 的一種有用的生物標志物。

Delta 振蕩作為 RNS 的生物標志物

圖3：在小鼠每日 1 小時高脂肪（HF）暴露期間的干預期的示意圖，以及不同電刺激方案對HF攝入的結(jié)果。

由delta-band活動觸發(fā)的 RNS 成功地抑制了小鼠類似暴食的進食行為。功率譜中的紅色虛線表示觸發(fā) RNS 的功率閾值。

在獎勵預期期間，人類NAc的fMRI活動和Delta振蕩

因為在手術(shù)室里不能提供食物獎勵，我們只能通過一項完善的神經(jīng)成像任務來誘發(fā)對金錢獎勵的預期。 在每一次任務中期的測試中，受試者都會看到一個視覺提示，表明他們將獲得或避免失去一個明確的金錢獎勵(獎勵或懲罰)。 這項任務允許研究人員區(qū)分不同階段的獎勵處理神經(jīng)反應，包括獎勵預期和結(jié)果，如圖5所示。

圖5：在人類受試者的貨幣激勵延遲（MID）任務期間記錄的功能性神經(jīng)成像和局部場電位（LFP）的示意圖。

研究人員表示，該研究結(jié)果提供了初步證據(jù)，證明 RNS 具有治療頑固性行為障礙的潛力，這些行為障礙以前未被認為可以通過神經(jīng)外科手術(shù)方法治療，包括飲食失調(diào)，甚至肥胖和成癮。