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经颅聚焦超声联合经颅电刺激:实现人类静息态大脑皮层精准功能激活

2026-04-11 11:56 Verhagen, L.等 Nature Communications 阅读 0
核心摘要: 一项发表在《Nature Communications》上的研究通过同步结合经颅聚焦超声(tFUS)与经颅电刺激(tES),在静息态人类受试者中成功诱导出可源定位的皮层激活。该多模态策略利用tFUS的机械效应和tES的电场效应在特定皮层区域的重叠,产生显著的神经生理响应。与单一模态刺激相比,联合方案在空间特异性上具有优势,减少了非目标伪影干扰。这一发现为治疗抑郁症、癫痫等神经系统疾病提供了更精准的非侵入性干预手段,并推动了闭环神经调控系统的发展。

在神经科学领域,如何实现对人类大脑皮层的非侵入性、高空间分辨率调控一直是研究的难点。近期发表于《Nature Communications》的一项研究提出了一种多模态神经调控策略,通过将经颅聚焦超声(tFUS)与经颅电刺激(tES)同步结合,成功在静息态人类受试者中诱导出了可进行源定位的皮层激活。

研究团队指出,虽然tFUS具有优异的深层穿透力和空间聚焦能力,而tES在调节神经元兴奋性方面表现出色,但两者在联合应用时的协同效应此前尚不明确。通过精密的实验设计,研究人员利用同步多模态刺激方案,观察到当tFUS的机械效应与tES的电场效应在特定皮层区域重叠时,能够产生显著的神经生理响应。这种响应不仅表现为局部场电位的改变,更重要的是,通过先进的源定位技术,研究者能够精确追踪这些激活信号的来源。

实验数据表明,该联合刺激方案在静息状态下能够有效打破神经元的稳态,诱导特定皮层区域产生可测量的电活动。与单一模态刺激相比,联合方案在空间特异性上表现出显著优势,减少了非目标区域的伪影干扰。这一发现对于理解神经元群体如何整合不同物理性质的刺激信号具有重要意义,并为临床上治疗抑郁症、癫痫及运动障碍等神经系统疾病提供了更具精准度的干预手段。

该研究不仅在技术层面验证了多模态刺激的可行性,还为未来开发闭环神经调控系统奠定了理论基础。通过对刺激参数的精细化调节,研究人员能够实现对特定脑网络动力学的实时干预,这标志着非侵入性脑科学研究进入了一个更加精准和可控的新阶段。


Journal Reference: Verhagen, L., et al. (2024). Transcranial focused ultrasound induces source localizable cortical activation in resting state humans when applied concurrently with transcranial electric stimulation. Nature Communications. 

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