科技日報記者?李山

近年來，通過手術在腦內植入電極的腦深部電刺激術（DBS）已成為治療大腦疾病的重要神經調控方法。但DBS的作用機制仍處于探索階段。近期，德國柏林夏里特醫(yī)學院李寧飛博士等人領導的國際科研團隊在與DBS相關的大腦功能失調網絡研究方面取得重要進展。圍繞這一開創(chuàng)性的研究成果，科技日報記者專訪了李寧飛博士。

德國柏林夏里特醫(yī)學院研究員、神經影像與神經調控專家李寧飛博士
圖片來源：受訪者供圖

首次提出大腦功能失調網絡

發(fā)表于《自然·神經科學》的封面文章《利用深部腦刺激繪制額葉皮層功能失調回路》。
圖片來源：《自然》網站

“我們首次從連接組學角度，應用纖維束過濾方法，研究了單一刺激靶點（丘腦底核）、多種不同疾病的深部腦刺激手術患者的連接組學特征，識別出4種疾病不同的功能失調回路。”李寧飛介紹說，“在此基礎上，我們提出了人類大腦功能障礙連接組的概念，與之相應的大腦功能失調網絡圖譜將成為治療相關大腦疾病的重要參考和依據?！?/p>

該研究由李寧飛博士和哈佛大學醫(yī)學院安德里亞斯·霍恩博士共同領導，相關成果作為封面文章發(fā)表在《自然·神經科學》雜志上。李寧飛表示：“將基于連接組學的個性化模型應用于DBS，我們是首創(chuàng)的。我們一直在做DBS神經影像方面的研究，接觸到很多大腦疾病的數據。而丘腦底核是多種疾病的共同刺激靶點。因此，我們對大腦疾病之間的共性和差異非常感興趣。不同疾病患者的失調神經回路有什么區(qū)別，有沒有特異性，如何通過神經影像去觀測和分析相關的神經回路，能否針對性地構建可預測的模型等?！?/p>

開創(chuàng)性研究獲得同行認可

李寧飛說：“4年前，我們以強迫癥為例，基于分別采用不同刺激靶點的兩組病人數據，用連接組學方法構建了一個神經纖維束模型，發(fā)現一個可作為潛在臨床刺激靶點的共性纖維束。相關成果發(fā)表在《自然·通訊》雜志上，獲得了很高的引用，引發(fā)了廣泛反響?！?/p>

記者了解到，在這篇論文發(fā)表后6個月內，全球至少有4個研究機構復現和驗證了該研究結果。一年后，美國貝勒醫(yī)學院采用盲法檢驗的方式進一步驗證了研究結果，確認了論文中發(fā)表的纖維束與患者的臨床表現高度相關。

一周前，李寧飛團隊另一篇關于面向個體化的深部腦刺激的文章也被《自然·通訊》雜志接收?！安煌竽X疾病會有一些癥狀是交叉的，而即使同一種疾病，不同患者的癥狀也是千差萬別，只有以癥狀而不是以疾病為出發(fā)點，才能針對不同患者制定個體化的治療方案?！崩顚庯w介紹說，“我們基于現有數據應用連接組學方法構建了癥狀相關的精細化模型，通過電腦模擬和仿真即可給出刺激觸點和刺激幅度等建議，用以輔助臨床醫(yī)生快速便捷地制定優(yōu)化的程控刺激方案。與德國維爾茨堡大學醫(yī)院的合作驗證了我們的方法和模型可很好預測患者的臨床效果?！?/p>

無私付出帶來廣泛國際合作

李寧飛團隊的研究都基于自己編寫的軟件平臺Lead-DBS。這是目前唯一一個開源、免費、綜合性的、針對深部腦刺激領域的神經影像分析平臺。截至2023年，下載量已超過65000多次，被1000多篇文章引用，用戶遍及97個國家，獲得研究人員和臨床醫(yī)生的高度評價。瑞士伯爾尼大學一位神經外科教授表示：“Lead-DBS是近年來DBS研究領域內最重要的進展之一?！?/p>

這一軟件平臺在業(yè)界贏得了良好口碑。李寧飛很自豪地說：“除了科研人員，臨床醫(yī)生也對這一軟件平臺很感興趣。術后用我們的軟件進行電極重建，不僅能看到電極的精確位置，還能同步顯示相關大腦圖譜，有助于醫(yī)生進行術后評估和程控。此外，還可計算出電刺激所影響的大腦區(qū)域和激活的神經纖維束，以便進一步分析和探究深部腦刺激所調控的神經回路。我們也設計了專門的工具進行組分析，可根據一組病人的影像數據構建預測模型?！?/p>

李寧飛團隊的無私付出帶來了廣泛的國際合作。通過線上交流平臺回答使用者的提問，他們得到了全球眾多研究人員和醫(yī)生的充分信任，愿意共享數據進行合作，也因此推動了科研成果向臨床轉化。李寧飛說：“從2014年到現在，霍恩博士和我投入了大量時間和精力來開發(fā)這個系統(tǒng)。在滿足自己研究需要的同時，能夠開源并免費讓大家使用，我們感到十分欣慰，我們相信這將促進相關領域的研究和社區(qū)的發(fā)展?！?/p>