在现代医学中，精准医疗的概念越来越受到重视，它强调根据个体的遗传、生理和环境差异来定制治疗方案。在这一领域，闭环电刺激技术正以其独特的优势，为精神/神经疾病治疗和认知增强开辟新的可能性。闭环电刺激技术的历史可以追溯到20世纪50年代初，当时心脏病专家Paul Zoll开发了大型起搏器，为心脏病患者带来了新的希望。随着技术的发展，精神病学家们也开始意识到大脑作为一个电器官，其内在电学特性和异常回路功能在疾病中扮演着重要角色[1]。闭环脑刺激作为一种神经调控技术，能够根据实时监测的神经生理信号自动调整刺激参数。与传统的开环刺激相比，闭环系统能够实时接收反馈，并据此调整刺激的强度、频率、波形等参数，以达到更精确的治疗效果。

闭环电刺激技术的核心优势在于其能够适应大脑活动的动态变化。大脑状态被定义为“在行为上有意义的、稳定的神经条件的重现集合”[3]，这些状态可能反映在不同的活动模式中，也可能通过神经对刺激的反应揭示。因此，闭环电刺激系统需要能够实时监测和响应这些状态变化，以实现最佳的治疗效果。在精神病学领域，闭环脑刺激技术根据实时监测的神经生理信号自动调整刺激参数，实现个体化和动态的治疗。这种技术的应用范围广泛，从抑郁症（MDD）到癫痫，再到认知增强，闭环电刺激都展现出了巨大的潜力。

图2 脑刺激在大脑不同状态下可能产生的影响[3]

在抑郁症治疗中，Scangos[4]等人通过监测右侧杏仁核的伽马功率，以伽马功率表征患者抑郁症状的严重程度，当功率高于特定阈值时，则触发右侧腹侧纹状体电刺激，有效降低抑郁症患者的临床症状。Schwippel[5]等人则先通过开环电刺激发现10Hz的经颅交流电刺激（tACS）比40Hz更有效，而且还发现和对照组相比，电刺激使抑郁症患者左侧前额叶的alpha振荡减弱，改善了抑郁症状。然后在此两项发现的基础上提出了一种基于个体IAF的闭环电刺激方法，并在临床上进行了首次闭环tACS试验，发现经过闭环tACS治疗极大地改善了患者的临床症状。

在癫痫治疗领域，早期Berényi[6]等人在动物模型中基于大脑异常放电模式进行刺激，成功减少癫痫发作的持续时间；最近，Youssef[7]等人则将神经活动与记忆结果联系起来，用基于逻辑回归的分类器去预测患者在自由回忆任务过程中的记忆能力，当预测到患者回想起来的概率小于0.5时对外侧颞叶皮层施加电刺激，增强了癫痫病患者的记忆能力。

除了直接对大脑进行电刺激，刺激外周神经，例如迷走神经，也能通过电刺激对大脑功能和行为产生影响。例如，在心力衰竭治疗方面，Tosato[8]等人利用RR间期作为反馈，通过比例-积分控制器调整迷走神经刺激电刺激频率，以维持麻醉家猪目标心率。Zinno[9]等人也在麻醉家猪身上进行实验，利用血压信号计算瞬时心率（HR），当心率超过了一个具有预定义参数的阈值时，刺激就开始。这项研究发现通过迷走神经电刺激可以精细调节心率和依赖心率的系统血压。

在失眠治疗领域，闭环电刺激技术的应用也取得了显著进展。Tian[10]等人在2024年的研究中，探索了基于呼吸的经皮迷走神经刺激（taVNS）对失眠患者的潜在疗效。这项研究中，慢呼吸调节被用来增强迷走神经的活动，以减少心理生理学的唤醒状态。具体来说，研究中使用的干预措施是在0.1Hz的频率下进行的慢呼吸，这种呼吸频率可以诱导心肺共振，从而增强迷走神经活动。在慢呼吸呼气时施加taVNS，经过一段时间的治疗使患者的失眠严重指数（ISI）得分得到了显著改善。特别值得注意的是，taVNS结合慢呼吸（taVNS+SB）的组别在干预后两周显示出失眠症状的持续改善，而仅使用taVNS的组别在第五周症状出现反弹。此外，taVNS+SB组在第五周显示出与基线相比显著更高的高频（HF）活动，而仅taVNS组没有显示出这种趋势。这些发现表明，结合呼吸调节的闭环电刺激技术可能为失眠患者提供了一种有效的治疗选择。

除此之外，皮肤伤口治疗方面，Jiang[11]等人开发了一种闭环智能胶带，根据皮肤电阻的变化施加电刺激，促进皮肤伤口的愈合。在肥胖治疗领域，Horbach[12]等人通过检测食物进入胃部，触发电脉冲刺激迷走神经，减少肥胖患者的BMI。

这些应用展示了闭环电刺激技术在精准医疗中的重要性，通过实时监测和调整刺激参数，闭环电刺激能够提高治疗效果，减少副作用，并为患者提供更加个性化的治疗方案。随着技术的进步和研究的深入，闭环电刺激有望在未来的医疗领域中发挥更加关键的作用，为更多患者带来福音。然而，这一技术仍面临着诸多挑战，包括如何找到能代表状态的生物标志物、设计能正确实时监测这些标志物的传感器和检测算法，以及如何评估临床效果等。

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