从冰桶挑战到脑机接口

冰桶挑战曾被用来唤醒公众对渐冻症（ALS）的关注。ALS是一种神经退行性疾病，典型症状包括肌肉萎缩、吞咽困难、言语不清等，最终会发展成无法控制呼吸所需的肌肉，导致呼吸衰竭，但患者通常不会经历感觉障碍或尿便障碍。

ALS确切病因不明确，目前尚无法治愈。2012年一位患者出现脑干先开始恶化的特殊情况，在她还能行走、打字的时候，就已无法使用嘴唇、舌头、喉部和下颚的肌肉运动来发声。她的大脑功能正常，但肌肉已无法执行相应命令，从而失去了说话的能力。

2022年她参加了脑机接口临床试验，研究团队在她的大脑皮层表面植入了四个微电极阵列（每阵列64个电极），植入的阵列连接到金线电缆连接到电脑上，并训练人工智能（AI）来解码她试图进行的发声。实验结果显示，该技术能将此ALS患者大脑中的神经活动实时转化为文字，转化速度可达每分钟62个单词，总词汇量高达125000，比已有的脑机接口速度更快更准确。同期另有实验成功地将脑干中风患者的大脑信号同时转化为多种输出形式：文字、语音等。这些研究展示了帮助恢复ALS、脑干中风等患者语言沟通能力的可行路径。

脑机接口的输出形式从最初仅能在4种指令中进行选择，到世界杯开幕式时下肢瘫痪患者能使用假肢成功开球，再到现今能将患者所想即时在电脑上“说出写出”，脑机接口技术迅猛发展，其研究和应用前景仍在不断拓展。

恶心、呕吐防御反应的神经机制

我国研究者初步揭示了摄入受毒素污染的食物后，机体恶心、呕吐等防御反应的神经机制。研究者先给小鼠品尝樱桃味糖精溶液后，随即在肠道内注射金黄色葡萄球菌肠毒素，小鼠出现呕吐现象。多次重复后，小鼠出现味觉回避反应，即饮用樱桃味糖精溶液的次数和用量显著减少，表现出“恶心”样行为。

小鼠肠道上皮中存在着一类肠道内分泌细胞——肠嗜铬细胞，这种细胞合成了占机体90%的5-羟色胺（5-HT）。研究者推测，肠嗜铬细胞可能是在恶心、呕吐反应中帮助大脑感知病原入侵的“情报员”。研究者敲除小鼠肠嗜铬细胞中合成5-HT的关键酶基因后，发现小鼠对含毒素饮料的恶心、呕吐反应大大下降，对相应味道饮料的回避反应也会消失。

如下图所示，在肠嗜铬细胞周围分布着具有5-HT受体的迷走神经元末梢，5-HT诱发了迷走神经元的突触后膜产生兴奋，而切断相关迷走神经，可以显著缓解注射肠毒素小鼠的恶心、呕吐反应。接收迷走神经传入的是脑干DVC区，抑制DVC神经元活动也可以缓解注射肠毒素小鼠的恶心、呕吐反应。DVC区的有关神经元传递信息到邻近的LPB区和VRG区，研究者特异性激活或抑制DVC-VRG环路，将分别诱发或抑制小鼠

呕吐现象，特异性激活或抑制DVC-LPB环路，则分别诱发或抑制小鼠“恶心”样行为。

化疗药物会使癌症患者产生强烈的恶心、呕吐反应，给患者带来痛苦。研究者发现化疗药物也会激活相同的神经通路。这项研究帮助人们更好地了解恶心和呕吐的神经机制，有助于更加安全有效地开发止吐药物。