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摘要
研究人员推出了一种突破性的非侵入性脑刺激技术，称为模式化低强度低频超声（LILFUS）。这一创新方法能够精确靶向和调节特定脑区，为传统的磁、电和手术脑刺激方法提供了一种风险更低的替代方案。LILFUS通过激活星形胶质细胞中的机械敏感钙通道，影响神经可塑性，从而实现对脑功能的调控，以改善运动技能并潜在地治疗多种神经系统疾病。这一进展代表了神经治疗领域的重大飞跃，有望在不需侵入性手术的情况下治疗抑郁症并增强认知功能。

关键事实

• 非侵入性与高精度：LILFUS能够高精度靶向深部脑组织，克服现有脑刺激方法的局限性。

• 作用机制：该技术通过激活星形胶质细胞中的机械敏感钙通道来调节神经可塑性。

• 广泛治疗潜力：初步研究表明，LILFUS可以增强运动技能学习，提示其在中风和运动障碍康复治疗中的应用潜力，并可能用于治疗多种神经系统疾病。

• 来源：韩国基础科学研究院（IBS）

研究背景

人类大脑对内外变化的适应能力，即神经可塑性，是理解记忆、学习等认知功能以及多种神经系统疾病的基础。由韩国基础科学研究院（IBS）认知与社会性中心的PARK Joo Min博士领导的研究团队，开发了一种可能彻底改变脑疾病治疗格局的新技术。

传统上，磁和电刺激方法被用于调节脑功能，但这些方法存在空间分辨率和穿透深度的局限性，难以精确刺激特定脑区并达到最佳效果。更具侵入性的方法（如需要手术的深部脑刺激）虽然对特定脑区具有更好的控制力和治疗效果，但伴随组织损伤、炎症和感染等风险。这些局限性促使科学家寻找能够克服这些限制并提供更高效、精确脑功能调控的替代方法。

新技术：模式化低强度低频超声（LILFUS）

在这项最新研究中，研究团队利用超声波实现了对特定脑区的精确刺激。与电磁波不同，超声波能够深入穿透脑组织。研究人员发现，超声刺激可以通过激活关键分子通路来调节神经可塑性——即大脑自我重组的能力。具体而言，研究确定了超声波对星形胶质细胞中机械敏感钙通道的影响，这些通道控制细胞摄取钙和释放神经递质的能力。

LILFUS的设计基于特定的超声参数，这些参数模拟了学习和记忆过程中观察到的θ波（5 Hz）和γ波（30 Hz）振荡的脑电波模式。这一新工具使研究人员能够随意激活或抑制特定脑区——间歇性超声刺激可诱导长时程增强效应，而连续模式则导致长时程抑制效应。

研究成果与应用潜力

这项新技术最具前景的方面之一是其能够促进新运动技能的习得。当研究人员向小鼠的大脑运动皮层传递超声刺激时，他们观察到小鼠的运动技能学习和食物获取能力显著提高。有趣的是，研究人员甚至能够改变小鼠的前肢偏好。这表明该技术在脑卒中幸存者和运动障碍患者的康复治疗中具有潜在应用价值。

这项研究的意义不仅限于运动功能。它还可能用于治疗抑郁症等疾病，这些疾病中脑兴奋性和可塑性的改变是显著特征。通过进一步探索，LILFUS可以适应多种脑刺激方案，为从感觉障碍到认知障碍等多种疾病提供希望。

未来展望

PARK Joo Min博士表示：“这项研究不仅开发了一种安全且具有长期效果的神经调控新技术，还揭示了脑电波模式化超声神经调控中涉及的分子机制变化。”他进一步表示：“我们计划继续开展后续研究，将该技术应用于与脑兴奋和抑制异常相关的脑疾病治疗，以及认知功能的增强。”

关于这项脑刺激与神经技术研究的更多信息

• 作者：William Suh

• 来源：韩国基础科学研究院（IBS）

• 联系人：William Suh – 韩国基础科学研究院

• 原始研究：开放获取
  “Long-lasting Forms of Plasticity through Patterned Ultrasound-induced Brainwave Entrainment” by PARK Joo Min et al. Science Advances