深圳先進院高頻超聲小鼠大腦無創神經調控研究獲進展

　　日前，中國科學院深圳先進技術研究院醫工所超聲神經調控課題組的研究發現，采用高頻超聲可對小鼠大腦實現亞毫米級別的精準無創神經調控。該研究基于自主研發的超聲小動物神經調控儀器，通過深入評估影響高頻超聲神經調控效果的因素，結合超聲能量補償、刺激遍歷以及優化的麻醉管理方法，證明了5兆赫聚焦超聲波可實現亞毫米級別空間分辨率的神經調控功能，并且具有與低頻超聲不盡相同的刺激響應潛伏期。該成果近日發表在《科學報告》（Scientific Reports，doi:10.1038/srep24738）上。

　　該高頻超聲神經調控技術具有較高的時空分辨率和無創刺激的優點，作為新型神經調控及腦科學研究的工具受到廣泛關注。超聲神經調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精確調控，因此超聲神經刺激相對于其他傳統的電、磁、光神經刺激技術，具有穿透深度大、靶點控制便捷和無創的優點。

　　通常，不同振動頻率的超聲波具有不同的力學效應和生物效應。超聲波的振動頻率越低，就越容易穿透生物組織，越容易產生神經刺激效果，但其空間分辨率越差。例如，常規神經調控用的超聲頻率往往小于1兆赫，其刺激靶點為數毫米級別，不太適用于對被生物醫學領域廣泛使用的嚙齒類動物開展神經調控研究。此項研究結果表明，高頻超聲不僅可為基于小動物的腦神經環路研究提供無創的調控工具，而且為研發具有實時超聲成像引導功能的多靶點超聲神經調控系統提供了基礎。

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　　圖左：自主研發的超聲神經刺激儀；圖右：5兆赫高頻超聲誘發小鼠尾巴動作以及尾巴肌電信號