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此前设计的智能隐形眼镜已被用于监测眼部及代谢性疾病,例如通过测量眼压或血糖水平,但这是隐形眼镜首次被用于治疗脑部疾病。

“由于眼睛在解剖学上是大脑的一部分,我们想知道一副简单的隐形眼镜是否能作为一种温和、无创的通道,通向控制情绪的大脑回路,”朴(Park)表示。

镜片技术的工作原理

镜片技术的工作原理

这款隐形眼镜通过一种名为时间干涉的方法刺激大脑,该方法向视网膜传递两种电信号。这些电信号仅在交汇点处激活,这意味着治疗能够非常精确地仅针对特定脑区。

“想象两支手电筒:每束光单独照射时很暗,但在它们重叠处会出现一个亮点,而且这个亮点可以在远离手电筒本身的地方产生。我们的隐形眼镜用两个无害的电信号实现了同样的效果,”朴说。

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“尽管电极位于眼球表面,但信号只有在眼球深处视网膜上的交汇点才会被激活,温和地激活把信号传向情绪相关脑区的天然神经回路。”

研究人员用氧化镓和铂的超薄层制成电极,设计出既灵活又透明的隐形眼镜,并在诱发抑郁的小鼠模型中测试了通过隐形眼镜施加的时间干涉(TI)的作用。

在小鼠身上测试镜片

在小鼠身上测试镜片

他们比较了四组小鼠:非抑郁对照组小鼠、未接受任何治疗的抑郁小鼠、接受时间干涉处理的抑郁小鼠,以及接受氟西汀(一种选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI),也是百忧解中的活性成分)治疗的抑郁小鼠。

为了评估治疗前后小鼠的抑郁情况,研究团队使用了行为学检测、脑电生理记录,并测量了与抑郁相关的血液和大脑生物标志物。

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隐形眼镜治疗在三个方面都减轻了抑郁症状。每天接受三十分钟时域干涉刺激、持续三周的小鼠,其行为改善情况与接受氟西汀治疗的小鼠相当。

大脑活动记录显示,该治疗恢复了小鼠因抑郁而失去的海马体与前额叶皮层之间的连接。

与未治疗的抑郁小鼠相比,该治疗还部分恢复了与抑郁相关的生物标志物水平,包括大脑中炎症分子水平降低、血液皮质酮水平降低48%,以及血清素水平升高47%。

“令我们惊讶的是,行为、大脑活动和生物学指标上的改善是同步出现的,且其效果与广泛使用的抗抑郁药相当,”Park表示。

当研究人员让一个机器学习模型根据小鼠的行为、大脑活动和生物标志物水平对它们进行分组时,模型每次都将佩戴隐形眼镜治疗组的小鼠与非抑郁对照组小鼠归为一组,而不是与未治疗的抑郁组小鼠归为一组。

下一步:人体试验前的准备工作

下一步:人体试验前的准备工作

Park说:“跟所有新医疗技术一样,我们这款隐形眼镜也得先过了严格的临床评估这关,才能上市。”

“下一步我们打算把镜片做成全无线的,先在更大的动物身上测测长期安不安全,同时针对每位用户定制刺激方案,然后再进入患者临床试验。”