优化的超声波神经调节用于非侵入性控制行为和生理学

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 在声学方面

背景情况:

• 聚焦超声波 (FUS) 提供非侵入性神经调制,但最佳参数在不同大脑区域和细胞类型中没有得到很好的定义.
• 了解参数概括性对于将FUS神经调节转化为有效的治疗策略至关重要.

研究的目的:

• 为了确定最优的FUS参数,在关键兴奋中心精确的神经刺激和抑制.
• 为了确定这些最佳参数是否在不同大脑区域和细胞类型中概括.
• 研究与优化FUS神经调节相关的生理效应,包括血流和温度变化.

主要方法:

• 利用聚焦超声波与纤维光度相结合,监测四个兴奋中心的神经活动.
• 采用坐标下降优化来识别神经刺激和抑制的不同参数.
• 评估了对优化和非优化FUS协议的行为结果和生理反应 (血流,温度).

主要成果:

• 激发和抑制的最佳FUS参数是不同的,但在测试的大脑区域和细胞类型中通常保持.
• 优化的FUS协议诱导了明确的,针对特定目标的行为效应,超过了同等能量的非优化的协议.
• 应用FUS导致局部血流和温度的循环氧基酶依赖性降低,具有特定区域的缩放.

结论:

• 精确调整的FUS参数可以有效地和选择性地调节神经活动和行为.
• 在不同神经群体中优化FUS参数的概括性简化了协议开发.
• 由FUS诱导的神经调节对局部大脑血液动力学和温度调节有显著,尽管意想不到的影响.