経頭蓋無線周波数刺激による脳活動および行動の非侵襲的調節

科学分野:

• 神経技術
• 生物物理学
• 医療機器

背景:

• 非侵襲的深部脳調節は依然として大きな課題です。
• TES、TMS、TFUSなどの既存の方法には、焦点性、深さ、および頭蓋骨の歪みに限界があります。
• 無線周波数（RF）エネルギーは、神経調節のための効果的な組織浸透を提供します。

研究 の 目的:

• 非接触型新規神経調節技術としての経頭蓋無線周波数刺激（TRFS）を導入します。
• RF誘発熱効果を利用した生体内神経活動調節におけるTRFSの能力を調査します。
• Pristine脳組織および遺伝子改変組織（RF-genetics）の2つの動作モードを探求します。

主な方法:

• マウスの局所脳加熱のためにスタブアンテナを備えたカスタム945 MHz RF刺激システムを開発しました。
• Pristineモード（未処理脳組織）およびRF-geneticsモード（TRPV1過剰発現領域）でTRFSをテストしました。
• GCaMPインジケーターを用いたファイバーフォトメトリーで神経活動を記録し、光学温度測定で温度を監視しました。

主要な成果:

• Pristineモードでは、RF刺激は皮質パルブアルブミン介在ニューロンの活動を線量依存的に抑制し、同側回転バイアスを引き起こしました。
• RF-geneticsモードでは、RF刺激は~1.5°Cの閾値を超えてTRPV1過剰発現ニューロンを興奮させ、回転バイアスを逆転させました。
• 標的脳領域における熱効果による二峰性神経調節（抑制および興奮）を実証しました。

結論:

• TRFSは、RFエネルギーの深部組織浸透と熱調節の信頼性を活用することで、神経調節を進歩させます。
• TRFSは、Pristine神経集団の活動を抑制するか、遺伝子感受性ニューロン（RF-genetics）を興奮させることができます。
• TRFSは、治療的応用への可能性を秘めた次世代非侵襲的脳刺激のための有望なプラットフォームです。