Rapid cognitive-emotional responses to ultrasonic neuromodulation of anterior cingulate cortex in pain and depression
本研究表明，无创经颅聚焦超声能够精确且快速地调节特定的前扣带回亚区，从而诱发慢性疼痛或抑郁症患者产生即时的、针对特定靶点的认知-情感变化，而这些变化随后可预测临床症状严重程度的改善。
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在脑部的深处，就在额头后方、眼睛上方的位置，隐藏着一个虽小但至关重要的区域，称为前扣带皮层（anterior cingulate cortex）。你可以将这个区域想象成一个中央交换机，大脑的逻辑思维与情感感受在此交汇。它帮助我们决定什么事情重要，如何应对疼痛，以及如何管理情绪。当这个“交换机”发生故障时，会导致严重的、持续性的痛苦，例如慢性疼痛那挥之不去的隐痛，或是对常规治疗没有反应的沉重抑郁感。几十年来，医生们一直知道修复大脑的这个特定部分会有所帮助，但要在不切开颅骨的情况下实现这一点几乎是不可能的。大脑被一层厚厚的骨骼保护着，大多数非侵入性工具（如磁脉冲）无法触及足够深的位置，也无法精准地作用于这些隐藏的回路而不影响周围的组织。
犹他大学的一个研究小组现在测试了一种利用声音到达这一深层脑区的新方法。他们没有使用手术刀或磁铁，而是使用了一台能够发送聚焦超声波穿透颅骨的设备。这些是声波，类似于用于医学成像的声波，但经过了特定强度的调节，可以温和地推动脑细胞而不造成损伤。研究人员想要观察他们是否可以使用这种声音来瞬间改变人们的感觉和思维，以及这些即时的变化是否可以预测该疗法是否对其长期症状有效。他们研究了三十六名成年人，其中一些患有慢性疼痛，另一些则患有重度抑郁症，并观察了当声音触及他们大脑时发生了什么。
这项研究涉及一个精心控制的实验，参与者接受了重复且短暂的聚焦声波冲击。在某些试验中，设备实际上将超声波发送到了前扣带皮层的特定位置。在其他试验中，设备产生了同样的噪音和振动，但并未发送实际的声能，作为一种“伪”治疗（sham treatment）。参与者佩戴着耳机，耳机播放白噪音和录制的超声波声音的混合音，以掩盖真实治疗与伪治疗之间的差异，确保他们无法猜出区别。在每一次三十秒到三分钟的冲击之后，参与者都会被要求描述他们当时的感受。他们可以自由表达任何内容，从突然感到心情愉悦到感到烦躁或焦虑。
结果显示，真实的声波与伪治疗之间存在明显的差异。当超声波真正开启时，近百分之三十的参与者报告了积极的情绪变化，例如感到更快乐、更轻松或负担减轻了。只有百分之八的人感到情况变差。相比之下，当设备关闭且仅播放掩蔽音时，只有百分之八的参与者感受到了积极的变化，而绝大多数人则没有任何感觉。这种模式在慢性疼痛患者和抑郁症患者身上都成立。这种声音不仅仅是产生了一种普遍的活跃感；它特别触发了大量人群向积极情绪的转变，且这种转变发生在声音开始后的数秒之内。
研究人员还发现，大脑并非所有的部位反应都相同。他们将声音瞄准前扣带皮层的不同微小区域，每次移动目标仅几毫米。他们发现，最强烈的积极反应来自于两个特定的区域。对于慢性疼痛患者，最强烈的反应来自一个被称为膝前前扣带皮层（pregenual anterior cingulate cortex）的部分。对于抑郁症患者，最强烈的反应来自一个稍低的位置，即膝下前扣带皮层（subgenual anterior cingulate cortex）。这表明大脑并不是一块均匀的组织；相反，位置上的微小差异会导致截然不同的感受。这种效果对位置的高度特异性，以及与伪治疗的显著差异，表明声音是在直接影响大脑的回路，而非仅仅是在欺骗参与者的心理。
或许最重要的发现是，这些快速、瞬时的感受并非随机的杂音，而是未来情况的预兆。研究人员追踪了参与者在接下来一天和一周内的症状。他们发现，那些在声波治疗期间报告了最积极感受的人，在随后的日子里，其疼痛或抑郁症状改善得也最为明显。如果一个人在治疗过程中感受到突然的解脱或快乐，那么他们更有可能在后期看到症状的持久减轻。这种联系表明，即时的感受变化是一个可靠的信号，表明治疗正在成功地作用于大脑的正确部位。
这项工作并不声称已经治愈了这些疾病，也不表示单次的声波治疗就是永久性的解决方案。相反，它证明了可以在无需手术的情况下触及深层脑回路，并实时改变一个人的情绪状态。它表明，大脑对这种新技术的反应是即时且可衡量的，并且通过倾听患者在治疗过程中的感受，可以帮助医生了解他们是否击中了正确的靶点。通过证明聚焦超声可以安全且精准地改变大脑的情绪中心，这项研究为一种新的医学模式打开了大门——在这种模式下，治疗将由患者自身的即时体验来引导，为那些此前难以通过侵入性手段治疗的患者带来了希望。
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