在LIFU刺激中计算建模和最小化意外的神经元激发
Boqiang Fan1, Wayne Goodman2,3, Raymond Y Cho3
1Department of Electrical and Computer Engineering, Rice University, Houston, TX, 77005, USA. Boqiang.Fan@rice.edu.
Scientific reports
|August 17, 2023
概括
低强度聚焦超声波 (LIFU) 神经调节可以导致无意的神经刺激. 一个新的计算模型和光束成形方法 (CORB) 显著减少了目标外激活,提高了临床应用的安全性.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 声学 声学 在声学上.
背景情况:
- 低强度聚焦超声波 (LIFU) 提供有针对性的神经调节.
- 有限的光束聚焦精度可能会导致意外的神经元刺激.
- 缺乏对非目标效应的定量评估和最小化方法.
研究的目的:
- 开发一个计算模型来评估LIFU期间的无意的神经元激发.
- 提出一个光束成形方案,以最大限度地减少目标外激活.
- 评估拟议方法在减少副作用方面的有效性.
主要方法:
- 超声波场模型与神经元尖端模型的集成,以计算非目标激活区域 (OTAA).
- 开发一个受约束的最佳分辨率光束成形 (CORB) 方案,用于相位阵列聚焦.
- 对OTAA下界的分析近似,以指导传感器参数选择.
- 使用人类头部模型进行模拟,并与基准方法进行比较.
主要成果:
- 计算模型量化了无意的神经元激发.
- 与传统光束成型相比,CORB显著降低了OTAA.
- 分析近似为传感器设计提供了指导.
- 模拟显示,非目标激活的实质性减少.
结论:
- 通过先进的建模和光束成形,LIFU神经调节可以变得更安全,更精确.
- CORB有效地减少了非目标神经元激发,减少了副作用.
- 这种方法支持LIFU在神经和精神疾病的未来临床应用.


