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

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

无声的尖叫：科学家认为部分青蛙可能有能力通过超声波进行跨物种交流

无声的尖叫：科学家认为部分青蛙可能有能力通过超声波进行跨物种交流落叶蛙（Haddadusbinotatus）发出的求救信号的频率人类听不到，但捕食者却能听到。图片来源：HenriqueNogueira"两栖动物的一些潜在天敌，如蝙蝠、啮齿动物和小型灵长类动物，能够发出并听到这个频率的声音，而人类却不能。我们的一个假设是，这种求救信号是针对其中一些天敌发出的，但也有可能是，这种宽频带具有普遍性，因为它可以吓唬尽可能多的天敌，"文章第一作者乌比拉塔-费雷拉-索萨说。这项研究是UbiratãFerreiraSouza在巴西圣保罗州坎皮纳斯州立大学生物学研究所（IB-UNICAMP）进行的硕士研究的一部分，他获得了巴西国家科学基金会的奖学金。另一种假设是，这种叫声是为了吸引另一种动物来攻击威胁两栖动物的捕食者，在这种情况下，这种捕食者就是巴西大西洋雨林中特有的一种落叶蛙（Haddadusbinotatus）。研究人员记录了两次求救信号。当他们使用特殊软件对声音进行分析时，发现声音的频率范围在7千赫兹到44千赫兹之间。人类无法听到高于20kHz的频率，这属于超声波。在发出求救信号时，这种青蛙会做出一系列典型的防御捕食者的动作。它抬起身体前部，张大嘴巴，头部向后摆动。然后，它部分闭合嘴巴，发出从人类可听到的频段（7kHZ-20kHz）到听不到的超声波频段（20kHz-44kHz）不等的叫声。文章合著者、巴西国家科学院国际生物技术研究所博士生玛丽安娜-雷图西-庞特斯（MarianaRetuciPontes）说："巴西的两栖动物多样性居世界首位，已描述的物种超过2000种，因此发现其他蛙类也能发出这种频率的声音并不奇怪。"潜在的跨物种超声波通信另一个物种使用这种策略可能是庞特斯自己无意中发现的。2023年1月，蓬特斯在圣保罗州伊波兰加的上里贝拉州立旅游公园（PETAR）游览时，在一块岩石上看到了一种动物，很可能是锯肢蟾（Ischnocnemahenselii），不过她并没有采集这种动物来准确鉴定物种。她抓住青蛙的腿试图拍照，却惊讶地发现青蛙的防御动作和求救信号与H.binotatus非常相似。几英尺外有一条矛头蝮蛇（Bothropsjararaca），显然证实了这种行为是对捕食者的反应的假设。研究演变与未来方向她能够录制视频，但无法分析声轨以确认超声波频段的存在。根据H.binotatus的文献记载，抓住青蛙的腿是研究人员通常用来模拟捕食者攻击青蛙的动作。"这两种两栖动物都生活在落叶层中，体型相似（3厘米到6厘米之间），有类似的天敌，因此I.henselii也有可能利用这种带有超声波的求救信号来抵御天敌，"文章的最后一位作者、IB-UNICAMP教授路易斯-费利佩-托莱多（LuísFelipeToledo）说。他是"从自然史到巴西两栖动物保护"项目的主要研究者，该项目得到了巴西国家科学基金会的支持。托莱多第一次怀疑双尾蝠发出的声音频率过高，人类无法听到，那是在2005年，当时他还是里约克拉罗圣保罗州立大学生物科学研究所（IB-UNESP）的一名博士生。但是，由于当时设备的限制，他无法验证20千赫以上的频率。此外，还有三种亚洲两栖动物的超声波叫声记录，但有关频率用于同一物种个体之间的交流。在哺乳动物中，鲸鱼、蝙蝠、啮齿动物和小型灵长类动物普遍使用超声波。在Souza等人的研究之前，人们还不知道两栖动物使用超声波来抵御捕食者。研究人员现在计划解决这一发现提出的一系列问题，例如哪些捕食者对求救信号敏感，它们对求救信号的反应如何，以及求救信号是为了吓唬它们还是为了吸引它们的天敌。"会不会是为了吸引猫头鹰来攻击即将吃掉青蛙的蛇？"索萨想。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426656.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1426656.htm

科学家开发水凝胶绷带 利用超声波更好地粘附在皮肤上

科学家开发水凝胶绷带利用超声波更好地粘附在皮肤上让绷带粘在皮肤上有时会很困难，尤其是在皮肤潮湿的情况下。然而，一种实验性的新伤口敷料并不存在这个问题，它利用超声波诱导的微气泡与皮肤更好地结合。由加拿大麦吉尔大学领导的团队开发的这种敷料本身是以透明水凝胶薄片的形式出现的--它是由聚(N-异丙基丙烯酰胺)聚合物以及海藻衍生的海藻酸凝胶制成。该水凝胶与含有壳聚糖或明胶纳米颗粒或纤维素纳米晶体的液体底层涂料相结合。不管是什么组合，一旦底层涂料和水凝胶被应用到伤口上，一个小型超声波传感器就会与它们接触。超声波穿过水凝胶，在底层涂料中诱发空化，产生许多微气泡，将底层涂料分子向下推入皮肤。因此，该敷料比传统的粘性绷带更好地粘在皮肤上--超声波的强度越大，敷料的粘性越好。一旦伤口愈合，粘合过程可以被逆转，以去除水凝胶。除了用于伤口治疗外，据信该技术还可用于通过皮肤传递药物......而且可能性还不止于此。首席科学家、麦吉尔大学的李建宇（音译）教授说：“通过融合力学、材料和生物医学工程，我们设想了我们的生物粘附技术在可穿戴设备、伤口管理和再生医学方面的广泛影响。”有关这项研究的论文最近发表在《科学》杂志上。来自不列颠哥伦比亚大学和瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家也参与了这项研究。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1303987.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1303987.htm

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

研究发现超声波是更快酿造更好的桃红葡萄酒的因素

研究发现超声波是更快酿造更好的桃红葡萄酒的因素现在，来自西班牙卡斯蒂利亚-拉曼恰大学和穆尔西亚大学的一个团队首次将焦点放在日益流行的粉红葡萄酒——桃红葡萄酒上，以了解迄今为止主要用于红酒生产的超声波是否会产生影响。可能有类似的好处。超声波或声波处理主要用于红酒生产过程中，以减少浸渍时间。发酵前用果皮和种子浸泡果汁的浸渍阶段是提取红葡萄酒色调及其风味化合物和单宁的必要部分，可能需要几个小时到几天甚至几周的时间。超声波能够加速细胞分解，并促进葡萄酒中的某些化学反应和结构变化，从而反映葡萄酒老化的影响，这意味着它可以在短短几分钟内形成感官特性。“超声波的应用主要是为了减少红酒酿造中的浸渍时间，”该研究的通讯作者、西班牙穆尔西亚大学教授EncarnaGomezPlaza说。“然而，白葡萄酒的酿造经验表明，通过超声处理压碎的葡萄可以增加香气成分。因此，我们决定研究超声波对桃红葡萄酒的影响，这是以前从未做过的事情。”虽然桃红葡萄酒没有很长的浸渍阶段，但浸渍阶段越长，某些化合物氧化的风险就越高，这些化合物会给葡萄酒带来苦涩、难闻的味道。超声波可以促进葡萄皮细胞的分解，加速自然过程，同时消除氧化窗口。在这项研究中，研究人员使用了三组莫纳斯特雷尔葡萄：一个对照没有浸渍时间，一个经过四个小时的浸渍，一个在进入下一阶段之前只进行了超声处理。生产结束时，经过葡萄酒感官评估培训的专家组进行了盲测，将经过超声波处理的葡萄评为香气和风味优越。作者指出：“超声处理产生的葡萄酒具有浓郁的红色浆果和花香，其得分高于浸渍葡萄制成的葡萄酒。”2019年，国际葡萄与葡萄酒组织(OIV)允许在发酵前浸渍过程中对葡萄化合物使用超声波。指南中规定的目标是提高酚类化合物（影响味道、颜色和质地）和其他葡萄化合物的浓度，减少浸渍时间，限制种子中单宁的释放并加速葡萄加工。除了提高所生产葡萄酒的质量外，该过程还减轻了气候变化的影响。面对气温升高或经常袭来的热浪，葡萄藤会启动自我保护机制而停止生长，从而节省了通常用于果实的水分，减缓了成熟过程。随着全球葡萄酒需求的增长，超声波处理被视为一种“欺骗”自然以提供优质葡萄酒的方法，尽管该行业面临着挑战。“我们希望增加对超声波在酿酒厂中的影响的了解，”GomezPlaza说。“并正在研究如何解决酿酒过程中有时出现的问题以及这种行为背后的化学原理。”该研究发表在《食品与农业科学杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370883.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370883.htm