在与清醒小鼠的实验中，科学家们发现，即使是对中央丘脑施加的最小水平的深脑刺激，有时也会引发电图癫痫发作。研究人员和医疗专业人士对电刺激一种称为中央丘脑的大脑区域产生了越来越多的兴趣。这项技术可以帮助将因创伤性脑损伤或麻醉而处于无意识状态的个体唤醒，并提高清醒动物的认知能力和表现。然而，这一被称为CT-DBS的程序偶尔会导致癫痫发作。麻省理工学院（MIT）和麻省总医院（MGH）的研究人员进行的一项新研究探讨了这种方法在清醒小鼠中的应用，测量了在不同刺激水平下癫痫发作的可能性，并强调即使在低强度下也可能发生癫痫。
“理解这些癫痫类型的发展与发生至关重要，尤其是随着脑刺激疗法的日益采用，”共同首席作者艾默里·N·布朗（Emery N. Brown）表示，他在皮考尔学习与记忆研究所担任爱德华·霍德·塔普林医学工程与计算神经科学教授，并在MIT的多个部门任职。
在大脑中，与CT-DBS相关的癫痫表现为“电图癫痫”，其中神经元之间出现跨越多种频率的电压尖峰。从行为上看，它们显现为“失神癫痫”，这期间被试者呈现出呆滞的目光，并保持静止约10-20秒。
这项研究的目的是找到一个安全的CT-DBS刺激电流，特别是在200微安以下，以便可靠地避免癫痫发作。
为了找到理想的刺激水平，研究人员设计了一种方案，首先进行短时间的CT-DBS刺激，电流设为1微安，然后逐渐增加电流至200微安，直到观察到诱发电图癫痫的阈值。确定这一阈值后，他们进行了更长时间的低电流刺激，以查看是否可以避免癫痫发作。这一过程在不同刺激频率下重复进行。令人惊讶的是，他们发现这些较长时间的测试中电图癫痫依然出现了2.2%的几率（996次测试中发生22次），并影响了12只小鼠中的10只。即使在20微安下，也在244次试验中记录到癫痫发作，发生率为1.2%。
“报告这一发现至关重要，因为这是相当意外的，”共同第一作者弗朗西斯科·弗洛雷斯（Francisco Flores）说，他是皮考尔研究所和CBMM的研究成员，同时也是MGH麻醉学的讲师，布朗则在MGH从事麻醉学。该研究发表在《脑刺激》期刊上，由伊莎贝拉·达拉·贝塔（Isabella Dalla Betta）共同领导，她是皮考尔研究所的技术助理。
刺激频率对癫痫发作的风险没有影响；然而，电流越大，电图癫痫的几率就越高。例如，在50微安的试验中，癫痫在190次试验中的5次中被观察到，而在100微安的65次试验中观察到2次。他们还指出，在较高的刺激电流下，癫痫的出现更迅速。此外，他们发现对两侧丘脑的刺激比仅对一侧的刺激更快地引发癫痫发作。一些小鼠表现出类似失神癫痫的行为，而其他则变得过度活跃。
至于为何一些小鼠在仅20微安的情况下经历电图癫痫，而两只小鼠在200微安时未显示癫痫，这一点仍不清楚。弗洛雷斯假设，脑状态的变化可能会影响丘脑刺激引发癫痫的易感性。值得注意的是，在创伤性脑损伤后的最小意识状态下，接受CT-DBS的人通常不会观察到癫痫，麻醉下的动物同样如此。弗洛雷斯表示，未来的研究将旨在揭示这些相关的脑状态。
目前，研究作者强调，在进行CT-DBS时，特别是在清醒的受试者身上，密切监测EEG以检测电图癫痫是重要的。
本文的共同首席作者是马特·威尔逊（Matt Wilson），他是皮考尔研究所、CBMM以及生物学与脑与认知科学部门的谢尔曼·费尔柴尔德教授。除了达拉·贝塔、弗洛雷斯、布朗和威尔逊外，研究的其他贡献者包括约翰·陶伯（John Tauber）、大卫·施雷尔（David Schreier）和艾米莉·斯蒂芬（Emily Stephen）。
这项研究的资金由JPB基金会、皮考尔学习与记忆研究所、各个个人捐助者以及美国国立卫生研究院提供。
