ヒトの深い脳回路の精密な神経調節のための超音波システム

科学分野:

• 神経科学
• 生物医学工学
• 医療用イメージング

背景:

• トランスクラニアル超音波刺激 (TUS) は新しい非侵襲的な神経調節技術です.
• 脳の深部構造を正確に標的にすることは,現在の神経調節方法にとって課題です.
• ニューロモジュレーションの有効性と特異性を検証するには,リアルタイムのモニタリングが不可欠です.

研究 の 目的:

• 精密な深部神経調節のための高度なTUSシステムを導入し,検証する.
• 側生核 (LGN) などの特定の脳領域を選択的に調節するシステムの能力を調査する.
• 視覚皮質の活動に対する神経調節効果とその再現性を評価する.

主な方法:

• TUSのための256要素,555 kHzのヘルメット形トランスデューサー配列の開発.
• ステレオタクシーポジショニング,個別化された治療計画,およびリアルタイム機能磁気共鳴画像 (fMRI) 監視の統合.
• LGNと同時に視覚刺激をターゲットにしたテータバーストTUSプロトコルの適用.

主要な成果:

• LGNと関連した視覚野の領域の選択的調節が示されています.
• TUSと視覚刺激の同時進行中に視覚皮質の活性が著しく増加し,個体間での再現性が高い.
• LGNを標的としたテータ・バーストのTUSで,強固で特異的で持続的な神経調節効果 (視野皮質の活動が40分以上減少) が確認された.

結論:

• 高精度で特異性のある深部脳回路の 非侵襲的な調節を可能にします
• この技術は脳機能を研究し 神経学的および精神的障害の標的治療法を開発するための新しい機会を提供します.
• この発見は,神経調節における研究と臨床応用の両方で,このシステムの変革の可能性を強調しています.