为了改善强迫症的治疗，一组研究人员首次记录了人类大脑中与强迫症症状消长相关的电子信号，这些信号持续了很长一段时间，人们在家中进行日常生活。这项研究可能是一个重要的步骤，使一种新兴的治疗方法，即对强迫症症状的日常变化作出反应的深部脑刺激。
强迫症影响了世界上多达2%的人口，导致反复出现不必要的想法和重复的行为。这种疾病通常会使人衰弱，多达20-40%的病例对传统药物或行为治疗不起作用。深部脑刺激是一项精确地放置在大脑中的小电极，传递温和的电脉冲的技术，它可以有效地治疗超过一半的其他疗法失败的患者。其局限性是DBS无法适应OCD症状随时间的变化，而这些变化受到物理环境和社会环境的影响。但自适应脑深部电刺激术——可以根据大脑中实时记录的信号来调整刺激强度——可能比传统的脑深部电刺激术更有效，并减少不必要的副作用。
“OCD是一种症状严重程度随时间变化很大的障碍，可以由环境中的诱因引起，”布朗大学生物医学工程副教授、美国退伍军人事务部神经恢复和神经技术中心生物医学工程师、这项新研究的资深作者大卫·波顿说。“DBS系统可以根据症状调整刺激强度，为患者提供更多的缓解和更少的副作用。但为了实现这项技术，我们必须首先识别大脑中与强迫症症状相关的生物标记物，这也是我们在这项研究中正在做的工作。”
这项研究由波顿实验室的生物医学工程博士妮可·普罗文茨(Nicole Provenza)领导，由波顿的研究小组合作进行，该小组隶属于布朗卡尼脑科学研究所和工程学院;Wayne Goodman博士和Sameer Sheth博士在贝勒医学院的研究小组;以及匹兹堡大学心理与智能系统项目系和卡耐基梅隆大学的杰夫·科恩。
在这项研究中，Goodman的团队招募了五名符合DBS治疗条件的严重强迫症患者。Sheth，首席神经外科医生，给每个参与者植入了一个来自美敦力的试验性DBS设备，该设备既能提供刺激，又能记录脑电信号。利用硬件的感知能力，研究小组从临床环境和日常活动的参与者家中收集大脑信号数据。
除了大脑信号数据，该团队还收集了一套行为生物标记。在临床环境中，这些包括面部表情和身体运动。利用计算机视觉和机器学习，他们发现这些行为特征与大脑内部状态的变化有关。在家中，他们测量了参与者对强迫症症状强度的自我报告，以及由智能手表和Rune Labs提供的配对智能手机应用程序记录的生物特征数据——心率和一般活动水平。然后，所有这些行为测量都与大脑感知数据同步，使研究人员能够寻找两者之间的相关性。
普罗文茨说:“这是第一次对患有神经精神疾病的参与者的大脑信号以及相关的行为测量进行在家长期记录。”“使用这些大脑信号，我们也许能够区分一个人什么时候有强迫症症状，什么时候没有，这种技术使记录这种行为和大脑活动的多样性成为可能。”
普罗文茨对数据的分析表明这项技术确实找出了可能与强迫症症状波动有关的大脑信号模式。虽然还需要在更大的人群中做更多的工作，但这项初步研究表明，这项技术是确认强迫症候选生物标志物的一种有前途的方法。
“我们能够收集到比以前更丰富的数据集，我们发现了一些诱人的趋势，我们想在更大的患者群体中探索，”Borton说。“现在我们知道，我们已经有了一套工具，可以确定控制信号，根据人们的症状来调整刺激水平。”
一旦这些生物标志物被确定，它们就可以用于适应性脑起搏器系统。目前，DBS系统采用恒定水平的刺激，可以由临床医生在临床访问中进行调整。相比之下，自适应DBS系统可以在不需要到诊所的情况下持续刺激和记录大脑活动和行为。当系统检测到与症状严重程度增加相关的信号时，它可以增加刺激，潜在地提供额外的缓解。同样，当症状减轻时，刺激也可以减弱。这样的系统可以潜在地改善DBS治疗，同时减少副作用。
Goodman说:“除了推进DBS治疗严重顽固性强迫症的治疗，这项研究有可能提高我们对这种疾病的潜在神经回路的理解。”“这一加深的理解可能让我们找到新的解剖学治疗靶点，这些靶点可能适用于比DBS侵入性更小的新型干预手段。”
这方面的研究工作正在进行中。由于强迫症是一种复杂的疾病，在不同的患者中表现出来的方式差异很大，研究小组希望扩大参与者的数量，以捕捉更多的这种差异。他们试图找到一套更完整的OCD生物标志物，用于指导适应性深部脑刺激系统。一旦这些生物标记物就位，该团队希望与设备制造商合作，实现他们的DBS设备。
“我们的目标是理解这些大脑记录告诉我们什么，并训练该设备识别与特定症状相关的特定模式，”Sheth说。“我们越了解健康和疾病的神经特征，就越有可能使用DBS成功治疗像强迫症这样的挑战性大脑疾病。”
