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

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

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

MIT研发的可穿戴超声波贴片无需凝胶即可测量膀胱充盈度

MIT研发的可穿戴超声波贴片无需凝胶即可测量膀胱充盈度超声波被广泛应用于临床实践。这种成像技术无痛、无创、不使用电离辐射，并能提供实时图像。然而，目前的超声波检查需要病人躺在桌子上，涂上（通常是冷的）导电胶，并由操作员操作换能器。麻省理工学院的研究人员设计出了一种贴片形式的可穿戴超声波设备，这种设备摒弃了凝胶和操作人员，能够准确地对膀胱进行成像，以确定膀胱的充盈程度。而且这种设计还具有适应性。这项研究的通讯作者卡南-达格德维仁（CananDagdeviren）说："这项技术用途广泛，不仅可用于膀胱，还可用于身体的任何深层组织。这是一个新颖的平台，可以对我们体内携带的许多疾病进行识别和表征"。研究人员之所以把重点放在膀胱超声上，部分原因是受到了Dagdeviren弟弟的启发，他的弟弟几年前被诊断出患有肾癌。自从切除了一个肾脏后，他就很难完全排空膀胱。Dagdeviren说："数百万人正在遭受膀胱功能障碍和相关疾病的折磨，膀胱容量监测是评估肾脏健康状况的有效方法，这一点也不奇怪。"他们的可适形超声膀胱贴片（cUSB-Patch）是一种柔性硅橡胶贴片，内嵌五个由研究人员为该设备开发的新型压电材料制成的超声阵列。这种新型材料是一种掺钐/掺镧的铌酸铅镁和钛酸铅陶瓷组合（Sm/La-PMN-PT）。阵列呈X形排列，可提供较大的视野。在这种情况下，该设备能够对整个膀胱进行成像，膀胱充满时的大小约为4.7x3.1英寸（12x8厘米）。这种贴片具有天然粘性，能轻柔地粘附在皮肤上，因此很容易贴上和取下。内衣或紧身裤可以更牢固地固定它。研究人员测试了cUSB-Patch测量膀胱容量的能力，对20名年龄在18到64岁之间、体重指数不等的患者进行了测试。研究人员首先为患者拍摄了膀胱充盈时的图像，然后拍摄了膀胱部分排空时的图像，最后拍摄了膀胱完全排空时的图像。cUSB-Patch的成像效果与传统超声探头的成像效果相当，而且适用于所有患者，无论其体重指数如何。由于该设备视野宽阔，因此不需要像使用传统超声波传感器那样施加压力，也不需要凝胶。为了查看使用cUSB-Patch拍摄的图像，研究人员将超声阵列连接到了传统的超声波机上。他们正在开发一种便携式设备，大小与智能手机差不多，可以用来查看图像。研究人员希望开发的超声设备能用于其他器官的成像，如胰腺、肝脏或卵巢。每个器官的位置和深度都需要改变超声信号的频率，这就需要新的压电材料。Dagdeviren说："对于我们需要可视化的任何器官，我们都要回到第一步，选择合适的材料，设计合适的设备，然后在测试设备和进行临床试验之前制造出相应的一切。"这项研究发表在《自然-电子学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1397727.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1397727.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

科学家利用超声波引导微泡机器人穿过复杂的脑血管

科学家利用超声波引导微泡机器人穿过复杂的脑血管我们的大脑中有超过404英里（650公里）长的血管。纳米技术的进步使得微型机器人得以发展，它们可以通过这些微小复杂的路径进入以前无法进入的区域，提供精确的药物输送，并进行微创手术。考虑到血管网络的复杂性和遇到的血流压力，需要一种引导微型机器人的方法。利用磁场引导微机器人穿过大脑血管可实现精确操作，但由于微机器人必须具有磁性，因此限制了它们的生物降解性。现在，苏黎世联邦理工学院、苏黎世大学和苏黎世大学医院的研究人员合作开发出了微载体--涂有脂质的充满气体的微气泡--可以利用超声波在小鼠大脑狭窄而复杂的血管中导航。该研究的通讯作者之一丹尼尔-艾哈迈德（DanielAhmed）说："超声波除了在医学领域广泛应用外，还具有安全和深入人体的特点。"这些小而光滑、充满气体的微气泡直径在1.1至1.4微米之间，由目前用于超声成像的一种荧光造影剂制成。随着时间的推移，它们会在体内溶解，其脂质外壳由与生物细胞膜相同的物质制成。声学微型机器人导航与实时光学成像相结合DelCampoFonseca等人的研究发现，微型机器人可以在体内长期溶解，其脂质外壳由与生物细胞膜相同的物质制成。研究人员将微气泡注入小鼠体内，使其在动物血液中循环。显微镜可对机器人进行实时成像。研究人员在小鼠头部外侧安装了多达四个超声波传感器，发现微机器人对声波的反应是自我组装成群，并沿着脑血管导航。这些机器人通过调整每个传感器的输出来进行引导，速度最高可达1.5微米/秒，并成功地逆向移动，血流速度最高可达10毫米/秒。研究结果表明，声学微型机械臂可在体内生理条件下工作。研究人员分析了超声驱动后的脑组织，发现微机器人既没有破坏血管内壁，也没有造成神经细胞死亡。用一种已在使用的物质制造微气泡有其优势。艾哈迈德说："由于这些气泡或囊泡已获准用于人体，因此与目前正在开发的其他类型的微载体相比，我们的技术很可能更快地获得批准并用于人体治疗。"现在，他们已经证明了他们的微型机器人可以在小鼠脑血管中导航，研究人员的下一步是在微泡外壳外面附着药物分子。如果成功，这种由超声波激活的微载体就有可能用于治疗癌症、中风和心理疾病。该研究发表在《自然-通讯》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402929.htm