《科学进展》:脑机接口走进生活,UCSF团队实现居家环境下的帕金森病步态监测-肽度TIMEDOO

长期以来,神经科学研究大多局限于受控的实验室环境:患者需佩戴复杂传感器完成结构化任务。然而,这种模式难以真实捕捉大脑在日常生活(如在公园散步或室内走动)中的功能状态。近日,加州大学旧金山分校(UCSF)研究团队在《科学进展》(Science Advances)上发表研究,成功将“脑科学实验室”搬进了患者的“起居室”。研究团队证明,利用完全植入式设备记录的居家脑电信号,可以可靠地识别帕金森病(Parkinson's disease)患者的行走状态。这为开发“自适应”神经调控疗法提供了关键的技术支撑。

临床背景:步态障碍的治疗困局

步态障碍(Gait impairment)是帕金森病最令患者痛苦的症状之一,表现为起步困难(冻结步态)、小碎步及平衡失调。目前的深部脑刺激(DBS)疗法通常采取持续性刺激,虽然能有效缓解震颤和僵硬,但由于步态症状在全天内随活动状态剧烈波动,固定参数的 DBS 往往难以提供理想的治疗效果。

核心突破:锁定个性化的“行走签名”

UCSF 神经外科副教授 Doris Wang 博士领导团队开展了一项早期可行性研究:

  • 双向监测系统: 四名受试者植入了双向研究性 DBS 系统(Bidirectional investigational DBS system)。该设备不仅能发放电脉冲,还能同步记录运动皮层(Motor cortex)和苍白球(Globus pallidus)等运动相关脑区的神经活动。

  • 海量数据分析: 在超过 80 小时的无监督日常活动中,研究人员将植入式设备采集的脑电信号与可穿戴传感器记录的运动数据进行同步对比。

  • 神经生物标志物: 研究发现,行走状态对应着大脑中特定的“神经签名(Neural signatures)”。尽管这些模式因人而异,但设备可以利用这些个性化的生物标志物,在现实场景中实时准确地分类运动状态。

“这是首次证明完全植入式设备可用于在现实世界活动中检测人类的特定运动状态,”Doris Wang 博士表示。

未来展望:迈向自适应神经调控

研究人员指出,该研究的成功标志着脑机接口(BCI)技术从实验室走向日常应用的重要一步。

  1. 自适应 DBS(Adaptive DBS): 这一发现为未来的智能 DBS 系统奠定了框架。未来的设备有望根据检测到的实时活动状态(如行走中或静止中),自动调节刺激强度和频率。

  2. 临床验证: 团队下一步计划评估:当系统检测到行走状态并自动切换至“步态优化方案”时,能否显著改善患者的临床预后并降低跌倒风险。

随着该技术的成熟,神经调控将告别“一刀切”的模式,步入根据患者实时行为反馈进行动态调整的“精准医疗”时代。

参考文献:Rithvik Ramesh et al, At-Home Movement State Classification Using Totally Implantable Cortical-Basal Ganglia Neural Interface, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adz4733. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz4733

编辑:周敏

排版:李丽