神經調節(jié)包括一系列緩解癥狀(如疼痛或震顫)或恢復運動或功能的治療方法。用電能或化學物質(可能還有聲波)對神經元進行治療性刺激，可以放大或抑制大腦或身體中的神經元沖動。超聲波形式的聲學信號提供了一類很有前途的神經調節(jié)，這將是一種特別有價值的方法，因為它是非侵入性的——不需要植入電極進行刺激的外科手術。超聲波提供了一種臨時調制，可以進行調整以獲得所需的效果?，F在研究人員已經證明它有可能針對具有特定功能的神經元。
由卡內基梅隆大學生物醫(yī)學工程教授 Bin He 博士領導并部分由美國國家生物醫(yī)學成像與生物工程研究所 (NIBIB) 資助的團隊已經證明了使用低濃度神經調節(jié)方法的潛力。強度超聲能量，稱為經顱聚焦超聲，或tFUS。在發(fā)表在2021年5月4日，發(fā)行紙質自然傳播中，作者描述tFUS實驗與演示非侵入性神經調節(jié)替代嚙齒動物。
“經顱聚焦超聲是一種很有前景的方法，可用于治療各種形式的慢性疼痛，以及其他應用，”生物機器人系統(tǒng) NIBIB 項目主任 Moria Bittmann 博士說。“在癥狀包括使人衰弱的疼痛的情況下，外部產生的頻率和強度受控的超聲波脈沖可能會抑制疼痛信號。”
在他們的研究中，He 和他的團隊設計了一個組件，其中包括一個超聲波換能器和一個記錄神經元信號數據的設備，稱為多電極陣列。在與麻醉嚙齒動物的實驗中，研究人員穿透顱骨和大腦的各種短脈沖聲波，針對特定的神經元在大腦皮質。他們用多電極陣列同時記錄了來自不同神經元類型的電生理信號的變化。
當信號從一個神經元發(fā)送到另一個神經元時，無論是參與感官還是控制運動，該信號在神經元之間的突觸或連接處的發(fā)射稱為尖峰。研究人員觀察到的兩種類型的神經元是興奮性和抑制性神經元。當研究人員使用 tFUS 直接向興奮性神經元發(fā)出重復的超聲波刺激脈沖時，他們觀察到脈沖率或峰值升高。他們觀察到，受到相同 tFUS 能量的抑制性神經元沒有表現出明顯的尖峰率干擾。該研究表明，超聲信號可以通過顱骨傳輸，以選擇性地激活特定的神經元亞群，從而有效地針對具有不同功能的神經元。
“我們的研究地址的未滿足的需要開發(fā)無毒，無成癮性，無藥物治療的人使用，”他說。“我們希望通過改變超聲頻率進一步開發(fā) tFUS 方法，并深入了解神經元活動，以便這項技術有利于大腦健康的最佳機會。”
標簽： 神經元
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