Brain's 'Background Noise' May Explain Value of Shock Therapy
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欢迎收听Quanta科学播客。每一期节目，我们都会为您带来关于科学和数学发展的故事。我是苏珊·瓦莱特。电休克疗法在治疗重度抑郁症方面非常有效，但没有人知道它为什么有效。新的研究表明，它可能恢复大脑中兴奋和抑制之间的平衡。接下来就是这个话题。

这是《为什么的快乐》的第三季，我仍然有很多疑问。比如，我们所说的时间是什么？利他主义为什么存在？简十一在哪里？我在这里，我是天体物理学家兼联合主持人，随时准备应对任何挑战。没错，我带来了A级团队。所以请做好准备。准备好学习吧。我是简十一。我是史蒂夫·斯特罗加茨。这是……量子杂志的播客，《为什么的快乐》。每隔周四都会发布新剧集。

电休克疗法存在公关问题。这种疗法通过向大脑发送电流来诱发短暂的癫痫发作。它带有野蛮、不人道的含义。例如，在电影《飞越疯人院》中，它被描绘成一种虐待狂式的惩罚。但对于那些药物治疗无效的抑郁症患者来说，电休克疗法（ECT）可能非常有效。

研究发现，大约50%到70%的重度抑郁症患者在接受ECT疗程后症状有所改善。相比之下，旨在改变大脑化学物质的药物只能帮助10%到40%的抑郁症患者。尽管如此，即使经过几十年的使用，科学家们仍然不知道ECT是如何改变大脑潜在生物学的。

布拉德利·沃伊特克是加州大学圣地亚哥分校的神经科学家。他记得曾与一些精神病学同事讨论过这种疗法。我作为一名神经科学家问道……

这是如何起作用的？其中一人说，你知道，我们基本上认为它是重启大脑。对我来说，这是一个非常奇怪的回答，对吧？他们能想出的最好的答案就是它就像重启大脑。我在想很多事情都会重启大脑。我睡觉时大脑也会重启。为什么？为什么是ECT？为什么给人们造成癫痫发作？

所以这让我们很沮丧。事情就这样一发不可收拾。最近，沃伊特克和他的合作者将他们对大脑电模式的研究与患者数据结合起来，探索为什么诱发癫痫发作具有抗抑郁作用。

在去年秋天发表的两项研究中，研究人员观察到，ECT和相关的癫痫发作疗法增加了隐藏在清晰的大脑波后面的无结构背景噪声。神经科学家称这种背景噪声为非周期性活动。作者认为，诱发的癫痫发作可能有助于恢复大脑的兴奋和抑制平衡，这可能具有整体的抗抑郁作用。

悉尼·史密斯是沃伊特克实验室的神经科学研究生，也是最近几项研究的第一作者。这太有趣了，因为每次我和这个领域以外的人谈论这项工作时，他们都会说，他们还在这样做吗？他们还在使用电休克疗法吗？我还以为这只是恐怖电影里的情节呢。我说，不，他们确实在用。而且，这是我们治疗抑郁症最有效的方法。因此，处理围绕它的污名已经成为更多了解其工作原理的动力，因为人们非常害怕它。史密斯说，她理解为什么人们对这种疗法持谨慎态度。它受到了污名化，并非没有理由，因为它过去曾被使用过。

未经患者同意，或未真正考虑他们的舒适度。而现在这种疗法根本就不是这样进行的。它被非常小心地对待。

总是会征得同意。患者会接受麻醉和肌肉松弛剂，以确保他们的身体不会经历癫痫发作。他们不必经历那种身体上的不适。大约八年前，沃伊特克与加州大学圣地亚哥分校的精神病学家玛丽亚姆·索尔塔尼及其同事合作。他们正在收集接受ECT治疗的已诊断为重度抑郁症患者的脑电图数据。

研究人员将电极连接到患者头部前方，以测量ECT治疗前后大脑的电输出。几十年的研究表明，健康大脑的电输出会产生重复振荡或脑波的模式。例如，频率为8到12赫兹的阿尔法波往往出现在深度放松或睡眠期间。

先前将阿尔法波与抑郁症联系起来的研究导致索尔塔尼和沃伊特克最初假设ECT会影响阿尔法波。如果属实，这也将有助于解释为什么ECT往往会减慢脑电图输出中的某些频率。但对前两名患者的初步分析显示出不同的结果：来自大脑的非周期性活动或背景噪声显着增加。

近年来，这种背景噪声一直是沃伊特克实验室的一个热门话题。阿尔法波是有序的，出现在已知的频率上。因此，沃伊特克的研究重点不是这些有序的脑波，而是它们之间杂乱无章的模糊部分。尽管非周期性活动在脑电图上不会产生明显的模式，但他的团队已经开发出揭示其潜在结构的统计工具。

正是这种非周期性结构，研究人员在索尔塔尼的ECT患者数据中观察到。在2023年11月发表在《转化精神病学》杂志上的一项对9名患者的初步研究中，研究人员报告说，ECT后非周期性活动有所增加。

然后，在随附的一项研究中，神经科学家处理了先前从22名接受ECT治疗的患者和23名接受磁性癫痫发作疗法的患者那里收集的大型数据集，该疗法使用磁场而不是电流来诱发癫痫发作。这些分析还发现，治疗后非周期性活动往往会增加。

非周期性活动被认为与大脑中兴奋和抑制的平衡有关。当神经元从另一个神经元接收信号时，它将被兴奋或抑制，也就是说，更有可能或更不可能放电。2017年，沃伊特克和他的合作者在《神经影像》杂志上发表了一项研究，表明非周期性活动反映了抑制过程。

非周期性活动和抑制之间的联系需要进一步的研究。尽管如此，当研究人员将这一发现与他们新的临床研究结合起来时，他们推测癫痫发作疗法可能会抑制某些神经元群，而这种抑制可能会在脑电图中表现为非周期性活动的增加。

作者推测，ECT中的抑制效应可能与抑郁症状的减少有关。史密斯和她的同事们在他们2023年11月的初步研究中写道，ECT可能通过恢复额叶皮层的健康抑制水平来改善抑郁症状。研究团队并没有设计这些实验来证明非周期性活动和抑郁症之间的联系。

K·兰加·拉马·克里希南是芝加哥拉什大学健康系统首席执行官的高级顾问。克里希南在杜克大学负责一个包括ECT在内的项目已有几十年时间，但他没有参与这些研究。他说，非周期性活动和抑郁症之间可能存在联系。但要证明这一点则完全是另一回事。

这就是为什么我们对ECT如何起作用有很多理论的原因之一。一些理论是基于大脑变化的化学物质。一些理论是基于大脑变化的位置。所有这些，我认为它标志着大脑功能的特定方面。但你不能说是什么原因造成的。你可以说ECT做了这件事。

但要证明这种变化是导致抑郁症变化的原因，需要进行大得多的研究。克里希南说，这些研究必须要有精心设计的实验方案。你必须要有好转的人，也有没有好转的人。你必须证明这些变化发生的时间与抑郁症消退的时间一致。

所以你可以想象测量和设计这其中的复杂性。但在你这样做之前，你必须做他们现在正在做的事情。找出在启动大型研究之前需要关注的事情，例如，这可能是ECT改善抑郁症的方式之一吗？

这是朝着理解它迈出的正确一步。莎拉·利森比是非侵入性神经调控部门主任，她没有参与这项研究。她说，另一个重要的收获是，电疗法和磁疗法在非周期性活动方面产生了类似的变化。

利森比说，这表明并非ECT中的电场缓解了抑郁症状，而是诱发的癫痫发作。

利森比最近的研究表明，磁性癫痫发作疗法与ECT一样有效，并且副作用更少、更轻微。但是，虽然ECT在临床环境中很常见，但磁性癫痫发作疗法尚未获得美国食品药品监督管理局的批准，并且仅在研究研究的背景下可用。

史密斯和沃伊特克设想，如果他们的结果在未来的研究中得到证实，非周期性活动可能会成为一种指标，有朝一日可以帮助医生预测哪些患者最能从这些治疗中受益。以下是沃伊特克再次发言。ECT是一种非常粗糙的工具。它非常迟钝。它像一把大锤。它非常不精确。理想的做法是利用我们在研究中获得的知识，对其进行迭代，

看看我们能否使其更精确一些，进行另一项研究，进行迭代，使其更精确。目标是避免进行DCT。医生们会尽可能让患者感到舒适。这仍然是一个令人难以置信的压力环境，你仍然故意让某人癫痫发作。这是这些治疗的目标。如果你能

减少这一点，减少他们必须癫痫发作的时间或严重程度。所以目标是让你不必做这些

除了临床应用之外，这条研究路线还可以帮助患者了解ECT期间大脑中发生的事情以及他们为什么可能会从中受益。以下是史密斯的发言。我希望我们正在进行的一些研究成果能够让我们更全面地理解它。因此，关于接受这种治疗的风险和益处的讨论至少有一部分可以是：这就是我们试图改变你大脑中我们认为错误的东西。

我觉得这比重置按钮更具体一些。阿琳·桑塔纳帮助制作了这一集。我是苏珊·瓦莱特。有关此故事的更多信息，请阅读伊丽莎白·兰道撰写的完整文章《大脑的背景噪声可能解释了电休克疗法的价值》，网址为quantummagazine.org。一定要告诉你的朋友们关于Quanta科学播客，并给我们一个积极的评价或关注你收听的地方。这有助于人们找到这个播客。