脑机接口可以直接修复运动感知功能，帮助高位截瘫患者、渐冻伤患者、失明患者恢复独立生活和交流能力，还可以通过调节神经来治疗一些精神疾病。 它在神经病学和心理健康领域具有广泛的应用前景。 非植入式脑机接口不需要植入手术，受到公众的高度认可。 其信号质量和控制精度提高后，未来可能会得到广泛推广。

文字 | 文静

近日，中科百思特网院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员熊志奇团队在《大脑》杂志发表文章，报道了该团队在低强度超声直接调控神经元研究方面的新进展小脑皮质的神经活动。 植入式脑机接口技术的实际应用又向前迈进了一步。

新兴聚焦超声技术

脑机接口的核心是充分发挥人脑的优势，绕开人体其他百思特网器官，让大脑直接高效地与外部设备进行交互。 该领域的一个主要挑战是在最大限度地减少脑损伤和最大限度地利用大脑之间取得平衡。

非植入式脑机接口与植入式脑机接口在神经信号质量和神经调节精度方面仍存在差异。 然而，非植入式脑机接口不需要植入手术。 如果出现副作用，可以消除，公众的接受度也会更高。

脑机接口的关键是神经调节技术——将刺激物（如电磁刺激、化学试剂等）定向传递到特定的神经部位，以调节神经活动。

目前，非植入式神经调节技术主要包括经颅磁刺激（TMS）和经颅直流电刺激（tDCS），可用于精神疾病的治疗和诊断。 此外，还有新兴的聚焦超声（FUS）。 相对而言，聚焦超声具有空间精度高、穿透性强、对脑深部作用特异等优点。

以往的相关研究主要集中在超声对大脑某些区域的神经调节作用，但超声调节小脑活动的潜力还有待探索。

小鼠实验证实了其有效性

在这项研究中，在富含脯氨酸的跨膜蛋白 2 (Prrt2) 基因（Prrt2 缺陷）中具有点突变的小鼠在其小脑皮层中用超声波刺激表现出运动障碍，部分覆盖性运动诱发的运动障碍（PKD）的阵发性症状）。 与感觉诱发的肌肉反应相比，这种行为反应更加直观和令人信服。

研究表明，低强度超声诱导小脑皮层神经元活动的可逆增加，并可靠地触发 Prr百思特网t2 点突变小鼠的行为反应。

该研究还排除了外周听觉通路和间接听觉机制（如应激源、足部电击、咖啡因、乙醇、跑步等）的影响，证实低强度超声确实对小鼠小脑皮质具有调节作用。

在实验中，可以观察到神经活动的变化在刺激持续时间之外持续存在。 这一结果可能是由神经元兴奋性的变化引起的，是开发基于无创神经调节的康复策略的重要思路。 该实验是科学家首次在细胞水平上观察到超声刺激的持续效应，也证明了超声对小脑皮层神经元持续效应的普遍性和异质性。

研究人员表示，使用具有更高时间分辨率的基因编码电压指示器（也称为基因编码膜电位探针，一种直接将神经膜电位转化为荧光信号的跨膜蛋白）进行的进一步实验可能会导致进一步的实验。 将提供更多细节来阐明神经回路的复杂性。

参考：