通过跨骨无线电频率刺激对大脑活动和行为进行非侵入性调节
Omid Yaghmazadeh1, Leeor Alon2, Tanzil M Arefin3
1Neuroscience Institute, School of Medicine, New York University, 435 E30th St., New York, NY 10016, USA; Department of Electrical and Computer Engineering, Boise State University, 1910 University Drive, Boise, ID 83725, USA.
这项研究介绍了跨骨射频刺激 (TRFS),一种新的非侵入性脑刺激方法. TRFS使用射频能量通过准深层脑组织来精确调节神经活动,提供潜在的治疗应用.
科学领域:
- 神经技术的神经技术
- 生物物理学的生物物理.
- 医疗器械 医疗器械
背景情况:
- 非侵入性深度大脑调制仍然是一个重大挑战.
- 像TES,TMS和TFUS这样的现有方法在焦点,深度和头骨扭曲方面存在局限性.
- 无线电频率 (RF) 能量为神经调节提供有效的组织透.
研究的目的:
- 介绍跨骨无线电频率刺激 (TRFS) 作为一种新的非接触式神经调节技术.
- 研究TRFS在体内通过RF诱导的热效应调节神经活动的能力.
- 探索两个操作模式:原始的大脑组织和转基因 (RF遗传学) 组织.
主要方法:
- 开发了一种定制的945MHz射频刺激系统,用于小鼠的局部大脑加热.
- 在完整的大脑组织上的"原始模式"和TRPV1-过度表达区域上的"RF遗传模式"中测试了TRFS.
- 使用光纤光度计用GCaMP指示器记录神经活动,并使用光学温度计监测温度.
主要成果:
- 在原始模式下,射频刺激剂量依赖地抑制皮质膜蛋白内部神经元活动,导致ipsilateral旋转偏差.
- 在射频遗传模式下,射频刺激激发了TRPV1-过度表达的神经元,超过了1.5°C的值,扭转了旋转偏差.
- 通过针对性脑部区域的热效应,证明了双模神经调制 (抑制和激发).
结论:
- TRFS通过利用射频能量深层组织透和热调节可靠性来推进神经调节.
- TRFS可以抑制原始神经群体中的活动或激发遗传敏感的神经元 (RF遗传学).
- TRFS是下一代非侵入性脑刺激的有希望的平台,具有潜在的治疗应用.
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