癫痫是指一组以反复发作为特征的疾病癫痫发作．这是一种相对常见的神经系统疾病被认为是最常见的严重问题（暗示存在死亡率的风险）脑障碍，影响大约220万美国人．

癫痫相关的癫痫发作是不均匀的;根据病人的不同，癫痫发作发生在大脑的哪个部分，以及癫痫发作对大脑的影响程度，它们的表现可能会截然不同。例如，癫痫发作可包括阵挛性活动(即抽搐运动)、紧张性活动(即肌肉的僵硬收缩)、弛缓性活动(即肌肉活动丧失)，或运动运动和/或运动活动丧失的任何组合。另一方面，它们可以简单地与短暂而微妙的意识丧失联系在一起，比如失神发作。

然而，所有癫痫发作都有一个共同特征，那就是过度的神经活动。癫痫发作的一般特征是增加神经元群的放电速率和/或同步放电(即，通常在不同时间被激活的神经元全都同时放电，导致神经活动出现巨大峰值)。由于癫痫发作涉及过度的神经活动，通常认为癫痫发生(即发作的产生)与神经元的直接兴奋或抑制神经元兴奋机制的失败有关。

癫痫的药物治疗就是从这个角度设计的，通常涉及的药物要么减少神经激活，要么增加神经抑制。例如，卡马西平和拉莫三嗪等药物通过减少癫痫患者的活动来治疗癫痫钠通道这使得神经元不太可能被激活动作电位导致整体神经元活动减少。其他药物，如苯巴比妥和劳拉西泮，通过增加刺激来积极促进神经抑制氨基丁酸(GABA)受体。GABA受体的激活通常会使神经元不太可能被激活，这也会降低整体的神经活动。

然而，癫痫的药物治疗仍有很多不足之处。与之相关的副作用从轻微(如疲劳)到严重(如肝功能衰竭)不等30%的癫痫病例对目前的药物治疗甚至没有反应．在病情严重的情况下，可以考虑手术治疗(例如，切除发作部位的脑组织)。然而，很明显，这是一种不可逆的治疗，也缺乏特异性，这意味着一些潜在的无害(但重要的)脑组织可能会随着癫痫发作区域被移除。虽然外科手术可以允许大约60-70%的患者没有癫痫发作在程序后一年内，10年后，一半以上的患者开始出现癫痫发作一次。

目前治疗癫痫方法的主要限制之一是他们缺乏特异性。因为，即使癫痫发作活动可以追溯到神经抑制的过度神经激发或缺陷，显然这些问题一直没有发生，因为 - 除了极少数情况下，癫痫发作是间歇性的，只有一个小整体大脑活动的百分比。然而，增加抑制或减少刺激的药物持续存在这些效果（当然是手术）。因此，癫痫的治疗是一种相当粗糙的方法，涉及对大脑施加持续影响，希望预防相对罕见的事件。

正因为如此，设计癫痫新疗法的努力集中在更有选择性的技术上。尽管这些方法——假设只针对参与ictogenesis——要用在人类身上还有很长的路要走，但与之相关的一些希望。其中一种方法是光遗传学，通过将光敏蛋白整合到神经元中，然后通过光的应用来控制它们的活动，从而锁定癫痫活动。另一种方法是由设计药物单独激活的设计受体(dreadd)，其重点是通过结合基因工程的方法来实现细胞发育受体只对特定的配体然后通过配体的调控来控制神经元的活动。

用于治疗癫痫的邻接性

光遗传学是一个结合了光学和遗传学的见解来操纵神经元活动的领域。它通常涉及到的用法基因治疗促进编码光敏蛋白(视蛋白)基因表达的技术。在大多数情况下，视蛋白的基因在与病毒的DNA结合后被携带到生物体中(在这种情况下，病毒被称为视蛋白病毒载体）或动物是遗传工程的，以表达来自出生的某些神经元的Opsin基因。OPSIN表达可以靶向特定细胞类型，并且蛋白质可用于产生对光敏敏感的受体或离子通道。当光线递送到这些神经元 - 通过插入大脑中的光纤或与之递送允许无线外部交付光的较新技术--OPSINS被激活。这允许暴露于光以类似于用于表达OPSINS的神经元的开关开关，使其适用于实验性或治疗性操纵。

光遗传学可用于治疗癫痫的一种方法是通过促进光敏表达离子通道当它被激活时，带负电荷的氯离子就会流动离子进入细胞。这超极化使神经元不太可能发出动作电位。另外，视蛋白离子通道可以在GABA神经元上表达，当激活时，导致GABA活性增加，从而促进一般神经元的抑制。这两种方法都会导致神经元群活动减少，潜在地减少与癫痫相关的过度活动。

当与癫痫发作检测的某些方法相联系时，光遗传学可以用来在其发生的第一个迹象时抑制癫痫活动。这已经在实验动物身上实现了。例如,Krook-Magnusonet al。(2012)推广了这一表达抑制通道视蛋白或激活GABA神经元的视蛋白在不同的小鼠组，然后监测癫痫活动脑电描记法（EEG）注射促进癫痫发作的物质后。当在脑电图中检测到癫痫发作活动时，它会自动触发光的应用以激活OPSINS。在两组（抑制通道Opsins和GABA神经元上的兴奋性Opsins）中，光应用迅速停止癫痫发作。

因此，当结合癫痫活动监测时，光遗传学提供了一种选择性控制神经兴奋的方法，在癫痫发作开始时立即切断。然而，光遗传学仍然是一个相对较新的领域，该领域的工作尚未转化为人类的临床方法。在实现这一目标之前，还有一些重大障碍需要克服。一种是需要一种非侵入性且能有效传输光线的设备，另一种是需要一种能监测癫痫发作活动的非固定设备。无线光传输的进展，然而，已经作出，和一个用于监测人类癫痫发作活动的植入式装置最近进行了测试首次。因此，虽然这项技术尚未准备好在人类的癫痫治疗中，但其使用在不太遥远的未来是可行的。

为治疗癫痫的害怕

专门由设计师药物或Dreadds激活的设计者受体是一种解决癫痫治疗中特异性欲望的另一种方法。Dreadds的使用涉及操纵编码用于神经递质受体的基因，然后在实验动物中突变​​的基因的强迫表达。受体可以设计，所以它们不再回应他们的天然配体，而是只响应合成，体内管理药物。DREADD的表达可以针对特定的细胞群，就像上面讨论的光遗传学方法一样，受体可以用来激活抑制性神经元或抑制兴奋性神经元。

例如,Katzelet al。(2014)改良了一种抑制性毒蕈碱乙酰胆碱受体不再回应乙酰胆碱而是只合成了一种叫做氯氮平- n -氧化物(CNO)的配体;然后，他们促进了大鼠运动皮质中这种受体的表达。他们先服用一种引起癫痫发作的物质，然后服用CNO，结果发现CNO显著降低了癫痫发作的活性。

因此，dreadd似乎也具有靶向治疗癫痫的潜力。由于dreadd的激活只需要服用一片药丸，它被认为比目前的光遗传学方法侵入性更小。然而，光遗传学具有更大的时间特异性，因为它可以在发作活动时立即激活，并同样迅速终止。另一方面，dreadd的合成配体必须在发作发生前使用，以确保药物在发作开始时能够抑制发作活性，并在药物被身体代谢之前在患者系统中保持活性。

不过，就像光遗传学一样，DREADD要转化为癫痫的临床治疗，还必须克服一些障碍。例如，个体对药物的代谢速度往往相差很大。因此，DREADD配体提供的保护时间跨度可能存在一些差异，在潜在严重癫痫发作的情况下，这可能是危险的。此外，虽然用于DREADD活化的配体是根据它们对设计受体的选择性来选择的，但它们对受体的选择性不同CNO的代谢物是氯氮平它是一种常用的抗精神病药物，也能激活其他受体。在啮齿动物中，这没有转化为副作用，但当试图将这项技术应用于人类时，必须考虑合成配体的代谢物具有生物活性的潜力。

光遗传学和dreadd都代表了未来治疗癫痫的有趣方法。这主要是因为它们只针对特定细胞的能力，这可能会减少副作用的发生。无论如何，即使这些技术不能在很长一段时间内用于治疗人类，或者永远无法用于治疗，它们在癫痫研究中仍有一席之地。因为，这些工具的使用也使我们能够更好地控制实验动物的癫痫发作，从而更彻底地剖析癫痫发作的过程。至少，这可以让我们更深入地了解一种危险而又相对常见的神经系统疾病。