伦敦大学学院和牛津大学的研究人员开发出一种新型超声波装置，无需手术即可精准刺激大脑深部区域，为神经科学研究及帕金森病等疾病的治疗带来了新可能。
相关论文已发表在《自然通讯》杂志上。
长期以来，科学家们一直在探索如何调节大脑功能，以加深对脑部运作机制的理解，并寻找无需手术的非侵入性疗法来治疗神经系统疾病。经颅超声刺激（TUS）是一项具有潜力的技术，近期发现其可通过传递温和的机械脉冲影响神经元（大脑中的关键信号传递细胞）的活动，从而改变神经元的信号模式。
然而，现有系统仍难以精准到达大脑深部并锁定特定结构。传统的 TUS 装置通常作用范围过大，限制了其在靶向神经调控中的应用。
先进的经颅超声系统设置和组件
本研究首次引入了一种无需手术即可影响深层脑区的全新超声设备，其可瞄准的区域比传统超声装置小约 1000 倍，比此前的深部超声系统小 30 倍。
该技术的核心是一款特殊头盔，内置 256 个元件，能够将聚焦的超声波束投射到大脑特定部位，以增强或抑制神经元活动。同时，头盔配有柔软的塑料面罩，可固定头部，从而提高超声定位的准确性。
研究团队在七名志愿者身上测试了该系统，目标是丘脑中的外侧膝状体核（LGN），这一结构位于大脑中央，主要负责传递和处理视觉信息。
在首个实验中，参与者观看闪烁的棋盘图案，视觉信号通过眼睛传递至大脑。超声刺激期间，功能性磁共振成像（fMRI）显示视觉皮层的活动显著增强，证实了系统能够精准定位至 LGN。
超声病灶特征和神经解剖学靶向
第二个实验表明，超声刺激后的视觉皮层活动至少可持续 40 分钟，显示出该系统在诱导持久性脑功能变化方面的潜力。
虽然志愿者并未察觉视觉体验上的改变，但脑部扫描结果揭示了明显的神经活动变化。研究人员的最终目标是利用这些效应产生临床疗效，例如减轻手部震颤。
伦敦大学学院医学物理与生物医学工程系的资深作者布拉德利·特里比教授表示：“这一进展为神经科学研究和临床治疗开辟了新机遇。科学家们首次能够以非侵入性方式研究深层脑回路的因果关系，而此前只能通过手术实现。”
他补充道：“从临床角度看，这项技术或将彻底改变帕金森病、抑郁症及特发性震颤等神经和精神疾病的治疗。它能以前所未有的精准度作用于相关的关键脑回路。”无需手术即可精准调控深层脑结构的能力，被视为神经科学领域的一次范式转变，提供了安全、可逆且可重复的方式来研究脑功能和开发靶向疗法。
在视觉任务期间对左侧 LGN 进行超声波刺激会导致同侧枕叶皮质的活动显著增加
除了科研应用，这一系统同样有望推动新型临床干预措施。目前用于治疗帕金森病等疾病的深部脑刺激（DBS）需通过侵入性手术并伴随风险，而新型超声系统则提供了一种精度相当的非侵入性替代方案。它不仅能帮助医生在术前验证治疗靶点，甚至可能在未来取代手术。
鉴于临床潜力，研究团队的部分成员已创立了 NeuroHarmonics，这是一家从伦敦大学学院（UCL）孵化的公司，致力于研发便携式可穿戴版本，使精准、非侵入性的深部脑治疗能够进入临床实践并拓展至更广泛的领域。
在视觉棋盘任务中，对左侧 LGN 进行离线超声刺激后不久，可显著降低同侧视觉皮层的任务相关活动。
伦敦大学学院医学物理与生物医学工程系的第一作者埃莉诺·马丁博士表示：“我们设计的系统可与功能磁共振成像（fMRI）同步使用，从而实时监测刺激效果。这为闭环神经调控和个性化治疗带来了令人振奋的可能性。”
研究人员指出，还需进一步研究以全面理解经颅超声（TUS）引发的神经调控机制。但本研究结果已标志着安全、有效且精准的脑刺激技术迈出了关键一步。
牛津大学纳菲尔德临床神经科学系的共同第一作者伊奥娜·格里戈拉斯博士补充道：“这一装置实现了对以往无法通过非侵入性手段触及的深层脑结构的精准定位。我们对其在帕金森病等主要影响深层脑区的神经疾病中的应用前景尤为期待。”
仅用于学术分享，若侵权请留言，即时删侵！
欢迎加入脑机接口AI星球
获取更多脑机接口+AI等领域的知识和资源。
加群交流、商业合作请添加微信:RoseBCI【备注：姓名+行业/专业】。
欢迎来稿
1.欢迎来稿。投稿咨询，请联系微信：RoseBCI
点击投稿：脑机接口社区学术新闻投稿指南
2.加入社区成为兼职创作者，请联系微信：RoseBCI
一键三连「分享」、「点赞」和「在看」
不错过每一条脑机前沿进展