研究人员靶向超声波实现改变大脑功能 可用于治疗精神疾病

研究人员靶向超声波实现改变大脑功能可用于治疗精神疾病通常，超声波是通过发出弥散声波并记录反射声或回声来生成图像，从而检查身体内部结构的。然而，低强度经颅超声波刺激（TUS）可以同时针对大脑表层和深层区域，并具有极高的特异性，它将超声波压力置于大脑区域，从而改变神经元相互作用的方式。英国普利茅斯大学的研究人员领导了一项研究，以测试TUS对大脑功能的影响，结果发现它能产生显著的变化。他们招募了24名健康成年人，研究TUS如何影响γ-氨基丁酸（GABA）的水平和大脑区域之间的连接。GABA是大脑中主要的抑制性神经递质，它能降低神经元发送和接收化学信息的能力。具体来说，GABA会影响人体对焦虑、恐惧和压力感的反应。所有参与者都完成了三次Theta-burstTUS治疗，每次治疗后都要进行核磁共振成像，以评估大脑功能的变化。Theta-burstTUS是一种高频率短脉冲脑刺激，它密切模仿神经元活动的自然节奏。它被认为能促进可塑性，即大脑根据学习或经验形成和重组神经连接的能力。研究人员发现，TUS作用于大脑后扣带回皮层（PCC）--一个与情绪和记忆相关的大脑深层区域--会在治疗后一小时内降低该区域的GABA水平。他们还发现，PCC与大脑其他部分的交流方式（功能连通性）在这段时间内有所改善。在一系列精神疾病中，PCC都被发现存在异常。当将TUS应用于背侧前扣带回皮层（dACC）时--该区域与情感、移情、冲动控制和决策有关，与PCC一样，也与精神病理学有关--研究人员没有发现GABA水平出现同样的下降，但他们确实看到了功能连通性的提高。研究人员说，他们的研究结果表明，TUS对人类有效，能在大脑中产生可逆的变化。虽然还需要进一步研究，但他们表示，这是开发治疗精神健康状况的非侵入性手段的第一步。该研究的通讯作者艾尔莎-福拉格南（ElsaFouragnan）说："例如，如果服用治疗抑郁症的药物，药物将影响整个大脑，而临床医生对药物去向和作用的控制非常有限。我们已经知道，在某些情况下，大脑的特定区域（及其某些连接）会出现功能障碍，但其他区域却能很好地工作。这项研究为我们提供了真正的潜力，让我们可以考虑利用超声波对一系列心理健康问题患者进行更有针对性的干预。"研究人员已经在探索是否可以使用TUS来改变大脑的多巴胺能系统，多巴胺能系统是检测和解读食物、性和滥用药物等奖赏刺激的主要奖赏通路。该研究发表在《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383331.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383331.htm

xMEMS实验室推出了Cypress超声波固态扬声器，专为TWS耳机设计，不再使用物理放大器，而是依靠超声波脉冲。

xMEMS实验室推出了Cypress超声波固态扬声器，专为TWS耳机设计，不再使用物理放大器，而是依靠超声波脉冲。Cypress超声波固态扬声器，专为TWS耳机设计。这些扬声器不再使用物理放大器，而是依靠人类听觉通常无法察觉的超声波脉冲。xMEMS的关键创新是该公司的超声波调幅转导（ultrasonicamplitudemodulationtransduction）。扬声器可以产生超声波脉冲，然后将其推送到一个解调器，将声波脉冲转换为用户可听到的声音。超声波脉冲提供了与源信号完全相同的声学副本，能够在所有声音频率内实现更好的音频再现。Cypress超声波扬声器声称能够提供比线圈扬声器更好的质量和更细致的声音，同时仍然支持高分辨率和空间音频。2024年开始展示

无需开颅植入电极 超声波技术实现无创“读脑”

无需开颅植入电极超声波技术实现无创“读脑”解剖记录平面和行为任务。图片来源：物理学家组织网2021年，加州理工学院研究人员开发了一种使用功能性超声读取大脑活动的方法，这是一种侵入性小得多的技术。超声波成像的工作原理是发射高频声音脉冲，然后测量这些声音振动在物质（如人体的各种组织）中的回声。声波在这些组织类型中以不同的速度传播，并在它们之间的边界反射。这项技术通常用于拍摄子宫内胎儿的图像及其他诊断成像。由于头骨不能透过声波，因此使用超声波进行脑部成像需要在头骨上安装一个透明的“窗口”。超声波技术不需要植入大脑本身，这大大降低了感染的机会，并使脑组织及其保护性硬脑膜完好无损。神经元活动的变化会引起它们对氧气等代谢资源的利用发生变化。这些资源通过血液重新补充，这是功能性超声波的关键。在这项研究中，研究人员使用超声波来测量流向特定大脑区域的血流的变化。就像救护车的警报声随距离远近而改变音调一样，红细胞会在反射的超声波接近声源时增高音调，而在远离声源时降低音调。通过测量这种多普勒效应，研究人员可以记录大脑血液流动的微小变化，空间区域只有100微米宽，大约为一根头发那么宽。他们能够同时测量广泛分布在整个大脑中的微小神经细胞群的活动，其中一些小到只有60个神经元。研究人员使用功能性超声来测量非人灵长类动物顶叶后皮质（PPC）的大脑活动，该区域负责规划并帮助执行运动。实验动物被教会了两项任务：移动手来引导屏幕上的光标，移动眼睛看屏幕的特定部分。它们只需要考虑执行任务，而不是实际移动眼睛或手，因为BMI可以读取它们的大脑活动。超声波数据被实时发送到解码器，然后生成控制信号，将光标移动到希望的地方。BMI能够成功地对8个径向目标执行此操作，而平均误差很小。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401725.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401725.htm

SOMA系统将通过超声波而非电极控制假肢

SOMA系统将通过超声波而非电极控制假肢当前原型中使用的超声波传感器阵列手环弗劳恩霍夫IBMT当前版本系统的核心是一个佩戴在前臂上的手环。它没有采用电极，而是利用一个超声波传感器阵列，每秒向下层肌肉组织发送数十个超声波脉冲。通过分析这些脉冲反射回原始换能器所需的时间，就可以确定单个肌肉股的厚度。如果其中任何一条肌肉链正在收缩，它们就会比放松时更粗。通过这种方式，可以确定佩戴者在任何时刻有意识地收缩了哪些肌肉。目前，这些读数会被转发到电脑上，由基于人工智能的软件进行实时分析，然后将相应的运动指令转发给假手。项目合作伙伴之一、德国弗劳恩霍夫生物医学工程研究所的MarcFournelle博士说："与电极相比，基于超声波的控制具有更高的灵敏度和准确性。传感器能够检测不同的自由度，如弯曲、伸展或旋转。"根据计划，手环最终将被内置在假肢袖口中的微型传感器阵列所取代。同样，读数可以通过蓝牙传输到用户智能手机上的应用程序，再由应用程序无线传输指令到假手。更重要的是，假手的手指有朝一日可能会集成压力传感器，将触感传回用户残臂上的神经。这些信号将通过电极传递，电极将刺激神经，使大脑产生触觉。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388253.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388253.htm

比马斯克脑机接口更精确微创 超声波读脑大法来了

比马斯克脑机接口更精确微创超声波读脑大法来了医疗技术公司ForestNeurotech和医学影像公司ButterflyNetwork，已就研发这款微创超声脑机接口设备达成合作。要知道，像马斯克Neuralink、Paradromics和Synchron等都在开发与大脑进行“电”交互的脑机接口。那么相较之下，基于超声波的脑机接口有何优势？“创口”更小，空间定位更精确据介绍，传统的脑电刺激技术由于电流在脑组织中传播距离有限，所以在空间上受限较大。因此在刺激大脑深层区域时，需要通过侵入性手术将电极放置在相关位置。而仅在颅骨上安装深层植入物或电极只能记录大脑表层区域的神经活动。为此，开发团队表示正在研发一款微创超声植入物，只需要将其植入用户的头骨，放置在大脑表层，就能使用超声波灵活刺激和记录大脑特定区域的神经活动，且精度为亚毫米级。具体来说，由ButterflyNetwork提供超声芯片硬件支持，ForestNeurotech则使用这些超声芯片，通过引导和聚焦的超声波刺激大脑特定区域。然后，用一种名为功能性超声成像（fUSI）的神经成像技术来监测神经活动。fUSI原理也很简单：和所有细胞一样，神经元需要血液才能发挥作用，而神经元“活性”增加也就意味着大脑需要的血流量供给也要增加。fUSI正是利用超声波探测脑部血流量的微小变化，来推测出神经元的活动程度。具体做法是对大脑某一区域发射超声波，然后检测“回波”（受血流影响的反射波）。由于血液在运动时会引起“多普勒效应”，会轻微影响回波的振动频率。所以通过分析回波频率的变化，fUSI系统就可以判断出血流速度的变化，进而反推出那里的神经活动。公司简介据悉，这款超声波脑机接口设备将由ForestNeurotech、ButterflyNetwork两家公司联合开发。其中ForestNeurotech是在今年1月份刚刚成立的一家非营利性机构，专注于开发微创超声脑机接口。联合创始人有三位SumnerL.Norman、TysonAflalo、WilliamBiederman。上文提到的fUSI技术，正是CEOSumnerL.Norman最近参与的一项研究。此外，ForestNeurotech属于ConvergentResearch旗下机构，而ConvergentResearch是一个科学非营利组织孵化器，并且是SchmidtFuturesNetwork成员，前段时间刚宣布获得了5000万美元新慈善支持。ButterflyNetwork则是一家医学影像独角兽公司，由有着“生物科技领域的乔布斯”之称的JonathanRothberg于2011年创立。此前，ButterflyNetwork创造了首个使用超声芯片技术打造的手持式单探头全身超声系统ButterflyiQ+。目前，ForestNeurotech已与ButterflyNetwork达成为期5年的共同开发协议，Forest将支付2000万美元用于购买Butterfly超声芯片及服务。参考链接：[1]https://spectrum.ieee.org/bci-ultrasound[2]https://www.butterflynetwork.com/press-releases/co-development-agreement-with-forest-neurotech[3]https://www.vis.caltech.edu/documents/25496/Claire_Window_on_the_brain_2023.pdf...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402773.htm

港大新设计的微针贴片可与超声波合作 杀灭导致痤疮的细菌

港大新设计的微针贴片可与超声波合作杀灭导致痤疮的细菌虽然口服或局部使用抗生素在某些情况下有帮助，但它们并不适合所有人。它们还可能引起不必要的副作用，而且随着时间的推移，细菌会对它们产生抗药性，降低其治疗效果。为了寻求一种性能更好的替代品，由KelvinYeung教授领导的香港大学团队开发了这种特殊贴片。一般来说，微针贴片的形式是小型聚合物片，其底部有一排微小、锋利、装载药物的钉子。当贴片被压在身体上时，针头会无痛地穿透皮肤的表层。然后它们无害地溶解，并将其药物载荷释放到体内。在这种特殊的贴片中，针头含有一种被称为锌基金属有机框架的材料的纳米颗粒。这些颗粒被释放到痤疮丙酸杆菌感染的皮肤中后，该区域就会受到脉冲式超声波的影响。这导致这些颗粒产生称为活性氧（ROS）的化学物质，从而杀死细菌。微针/超声波痤疮治疗过程示意图在对小鼠进行的测试中，15分钟的超声波刺激足以根除99.73%的痘痘，这些痘痘是用贴片治疗的。此外，还发现纳米粒子释放的锌离子有助于触发现有的纤维母细胞（结缔组织细胞）开始修复皮肤。杨说："新的微针贴片能够在超声波刺激下产生ROS，作为一种非抗生素和透皮方法，不仅能够有效解决痤疮丙酸杆菌引起的感染，而且由于锌离子的释放而促进了皮肤修复。由于ROS的特殊杀伤机制，我们相信这种设计也能够解决由真菌、寄生虫或病毒诱发的其他皮肤感染。"这项研究在最近发表于《科学进展》杂志的一篇论文中进行了描述。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367737.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367737.htm