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圖左：自主研發(fā)的超聲神經(jīng)刺激儀；圖右：5兆赫高頻超聲誘發(fā)小鼠尾巴動作以及尾巴肌電信號
日前，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所超聲神經(jīng)調(diào)控課題組的研究發(fā)現(xiàn)，采用高頻超聲可對小鼠大腦實現(xiàn)亞毫米級別的無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控。該研究基于自主研發(fā)的超聲小動物神經(jīng)調(diào)控儀器，通過深入評估影響高頻超聲神經(jīng)調(diào)控效果的因素，結(jié)合超聲能量補償、刺激遍歷以及優(yōu)化的麻醉管理方法，證明了5兆赫聚焦超聲波可實現(xiàn)亞毫米級別空間分辨率的神經(jīng)調(diào)控功能，并且具有與低頻超聲不盡相同的刺激響應(yīng)潛伏期。該成果近日發(fā)表在《科學(xué)報告》（Scientific Reports，doi:10.1038/srep24738）上。
該高頻超聲神經(jīng)調(diào)控技術(shù)具有較高的時空分辨率和無創(chuàng)刺激的優(yōu)點，作為新型神經(jīng)調(diào)控及腦科學(xué)研究的工具受到廣泛關(guān)注。超聲神經(jīng)調(diào)控采用超聲波作為刺激能量的傳播載體，超聲波屬于機械波，其波動能量能有效穿透不同深度的生物組織（包括顱骨），超聲波的傳播路徑以及聚焦效果容易被調(diào)控，因此超聲神經(jīng)刺激相對于其他傳統(tǒng)的電、磁、光神經(jīng)刺激技術(shù)，具有穿透深度大、靶點控制便捷和無創(chuàng)的優(yōu)點。
通常，不同振動頻率的超聲波具有不同的力學(xué)效應(yīng)和生物效應(yīng)。超聲波的振動頻率越低，就越容易穿透生物組織，越容易產(chǎn)生神經(jīng)刺激效果，但其空間分辨率越差。例如，常規(guī)神經(jīng)調(diào)控用的超聲頻率往往小于1兆赫，其刺激靶點為數(shù)毫米級別，不太適用于對被生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛使用的嚙齒類動物開展神經(jīng)調(diào)控研究。此項研究結(jié)果表明，高頻超聲不僅可為基于小動物的腦神經(jīng)環(huán)路研究提供無創(chuàng)的調(diào)控工具，而且為研發(fā)具有實時超聲成像引導(dǎo)功能的多靶點超聲神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。
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