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天天中彩票注册 :脉冲超声用于远程控制脑电路

2019-05-10 18:22:38 医药财经174℃

  脉冲超声用于远程控制脑电路

  2008年10月29日

  亚利桑那州立大学的一组神经科学家开发了一种可以远程刺激大脑回路活动的脉冲超声技术。

  

  他们的研究结果发表在10月29日出版的“公共科学图书馆(PLoS)One”杂志上,提供了如何利用低功率超声波进行大脑回路无创神经刺激的研究,并为脑疾病的新治疗提供了潜力。和疾病。

  虽然可能很难想象医生可以治疗创伤后应激障碍,创伤性脑损伤甚至老年痴呆症的日子,但是我们大多数人实际上已经经历了一些超声波应用。日常生活。例如,超声波已经用于胎儿和其他诊断医学成像,超声波牙齿清洁,物理治疗或手术消融。超声波还提供多种其他非医疗用途,包括药物制造,食品加工,非破坏性材料测试,声纳,通信,海洋学和声学测绘。

  “研究超声及其与生物组织的相互作用具有可追溯到20世纪20年代后期的丰富历史,”首席研究员William“Jamie”Tyler指出。 “半个多世纪以来,一些研究小组证明,超声波可以产生神经和/或肌肉等可兴奋组织的变化,但细胞水平的神经元细胞研究却很缺乏。”

  “通过光学监测神经元回路的活动,我们能够揭示超声波如何刺激神经元的电活动,同时我们通过脑组织传播低强度,低频超声波,”泰勒,神经生物学和生物成像助理教授说。在文理学院生命科学学院。

  在由泰勒领导的情况下,ASU研究小组发现,远程递送的低强度低频超声(LILFU)以足以触发动作电位和从突触中释放神经递质的方式增加电压门控钠和钙通道的活性。由于这些过程是神经元之间信息传递的基础,作者认为这种类型的超声提供了一种强大的新工具来调节神经回路的活动。

  “神经科学家使用的许多刺激方法都需要使用和植入刺激电极,需要直接接触神经组织或引入外源蛋白质,例如那些用于神经元光激活的蛋白质,”Tyler解释说。

  寻找新型无创神经刺激方法使他们重新进行超声检查。

  “我们非常惊讶地发现超声波的功率水平低于常规诊断医学成像程序中通常使用的超声波可以增加神经元的活动,而更高的功率水平对它们的活动产生的影响非常小,”泰勒说。

  相关故事研究提出了针对致命性脑癌的新治疗策略研究人员报告了治疗侵袭性脑肿瘤的进展新近开发的干细胞技术显示出治疗PD患者的希望其他神经科学家和工程师也在迅速开发新的神经刺激方法来控制神经系统活动,并且几种方法显示出前景用于治疗各种神经系统疾病。例如,深部脑刺激(DBS)和迷走神经刺激(VNS)已被证明可有效治疗精神疾病,如抑郁症,双相情感障碍,创伤后应激障碍和药物添加,以及治疗帕金森病,阿尔茨海默病,图雷特综合征,癫痫,肌张力障碍,口吃,耳鸣,中风后认知和运动功能的恢复以及慢性疼痛等神经系统疾病。到目前为止,这两种技术已经引起了医生和科学家的关注;然而,这些疗法仍然给患者带来风险,因为它们需要手术植入刺激电极。因此,这些类型的治疗通常仅适用于表现最差预后的患者。

  在脑中无创地使用超声波的一个绊脚石是头骨。然而,Tyler和他的同事利用声学频率构建脉冲超声波形,与经颅传输和超声脑吸收之间实现最佳能量增益的频率范围重叠 - 这使得超声波能够穿透骨骼并防止损伤软组织。他们的研究结果得到了其他研究的支持,这些研究检测了高强度聚焦超声消融脑组织的可能性,其中显示低频超声可以通过人类头骨聚焦。

  当被问及使用他的团队“远程控制大脑活动的方法”的潜力时,泰勒说:“人们可能能够设想潜在的应用,从医疗干预到用于视频游戏或创建人工记忆,沿着阿诺德施瓦辛格“全面回忆”中的人物。想象一下,假期没有去任何地方去度假吗?

  “显然,我们需要进行进一步的研究和开发,但最令人振奋的前景之一是低强度,低频超声波允许深部脑刺激程序,无需外源蛋白质或手术植入医疗设备,”他补充道。

  泰勒和其他ASU研究人员现在将重点关注超声对完整脑回路和转化研究的影响的进一步表征,将实验室的低强度超声波纳入临床前试验和治疗神经系统疾病。

  出处:http://www.asu.edu/

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