无需开颅！牛津大学研发超声头盔实现深部脑刺激新突破

牛津大学神经科学与临床神经学系（NDCN）和伦敦大学学院（UCL）的研究人员开发了一种超声设备，该设备无需手术即可精确刺激大脑深处的区域，为神经科学研究以及帕金森病等疾病的治疗开辟了新的可能性。

图源：纳菲尔德临床神经科学系官网

科研背景

长期以来，科学家们一直在寻找能够调节大脑功能且无需手术的非侵入性方法，这不仅有助于深化我们对大脑工作机制的理解，更能为治疗神经系统疾病开辟新途径。经颅超声刺激技术作为一种新兴手段，展现出巨大潜力，但现有系统难以精准抵达并刺激大脑深部特定区域。

技术突破

来自牛津大学神经科学系与伦敦大学学院的科研团队联合开发了一种新型超声头盔设备，首次实现了无需手术即可精准刺激大脑深部区域的目标。该研究成果已发表于权威期刊《自然·通讯》。

核心创新

1. 极致精准：靶向区域比传统超声设备精准1000倍，比既往深部脑超声设备精准30倍。
   

2. 独特设计：头盔内配置256个元件，通过发射聚焦超声波束来精确调节特定脑区的神经元活性。

3. 稳定辅助：配备软塑料面罩，有助于固定头部位置，从而更精确地靶向超声波。

研究团队以七名健康志愿者为对象，靶向大脑中央负责传递感觉和运动信息的丘脑内的外侧膝状体——一个参与视觉信息处理的小型结构。

1. 激活验证：当参与者观看闪烁的棋盘格图案时，使用该设备进行刺激，功能磁共振成像扫描显示其视觉皮层活动显著增强，证实了对外侧膝状体的精准靶向。

2. 持续效应：另一实验发现，超声刺激后视觉皮层活动持续降低至少40分钟，表明该系统具有诱导大脑功能产生持久改变的潜力。

尽管参与者在实验中并未主观感知到视觉变化，但脑扫描清晰揭示了神经活动的显著改变。研究的最终目标是利用这些效应产生临床获益，例如抑制手部震颤。

Bradley Treeby教授（该研究的资深作者）表示：“这一进展为神经科学研究和临床治疗开启了新的可能性。科学家首次能够非侵入性地研究那些以往只能通过手术触及的深部脑环路因果关系。在临床上，这项新技术有望变革对帕金森病、抑郁症和特发性震颤等疾病的治疗，在靶向这些疾病中起关键作用的特定脑环路方面提供前所未有的精准度。”

Ioana Grigoras博士（该研究的第一作者）指出：“这种新型脑刺激设备代表了我们在精准靶向以往无法非侵入式触及的深部脑结构能力上的突破。我们对其在帕金森病等神经系统疾病中的潜在临床应用感到尤为兴奋。”

1. 替代手术：目前治疗帕金森病等疾病的深部脑刺激术需要开颅手术并伴随相关风险。此超声系统提供了一种具有相当精度的非侵入性替代方案。

2. 术前评估：临床医生或可在手术前利用该技术测试可用于治疗疾病的脑区，甚至可能完全取代手术方法。

3. 设备便携化：部分研究团队成员已创立衍生公司NeuroHarmonics，致力于开发便携、可穿戴版本的系统，旨在让精准、非侵入性的深部脑疗法更易于获取。

研究人员强调，仍需进一步研究以完全理解TUS诱导神经调控的内在机制。然而，当前成果标志着在开发安全、有效、靶向的脑刺激技术道路上树立了一个重要的里程碑。

这项突破性技术有望为数百万神经系统疾病患者带来无需开颅的精准治疗新希望，开启神经科学研究和临床干预的新篇章。

完整论文《用于精确调控人类深部脑回路的超声系统》已发表于《自然·通讯》。