帕金森氏病和癲癇等神經系統(tǒng)疾病在深部腦刺激治療方面取得了一些成功，但那些需要手術裝置植入。圣路易斯華盛頓大學的一個多學科團隊開發(fā)了一種使用聚焦超聲的新腦刺激技術，該技術能夠打開和關閉大腦中特定類型的神經元，并精確控制運動活動，而無需植入手術設備。
該團隊由 McKelvey 工程學院生物醫(yī)學工程助理教授和醫(yī)學院放射腫瘤學助理教授 Hong Chen 領導，他們是第一個提供直接證據表明大腦中神經元的非侵入性、細胞類型特異性激活的團隊通過結合超聲波誘導的加熱效應和遺傳學，他們將其命名為聲熱遺傳學。這也是第一項表明超聲-遺傳學組合可以通過刺激大腦深處的特定目標來有力地控制行為的工作。
由美國國立衛(wèi)生研究院 BRAIN 計劃部分資助的三年研究結果于2021 年 5 月 11 日在線發(fā)表在Brain Stimulation 上。
高級研究團隊包括來自麥凱維工程學院和醫(yī)學院各領域的知名專家，包括生物醫(yī)學工程教授崔建民;Joseph P. Culver，放射學、物理學和生物醫(yī)學工程教授;醫(yī)學系傳染病科醫(yī)學副教授Mark J. Miller;和邁克爾布魯查斯，前華盛頓大學，現在華盛頓大學麻醉學和藥理學教授。
“我們的工作提供了證據，表明聲熱遺傳學在針對大腦深部部位的同時，在自由移動的小鼠中引起了行為反應，”陳說。“聲熱遺傳學有可能改變我們的神經科學研究方法，并發(fā)現理解和治療人類大腦疾病的新方法。”
使用小鼠模型，Chen 和團隊將含有 TRPV1 離子通道的病毒構建體傳遞給基因選擇的神經元。然后，他們通過可穿戴設備通過低強度聚焦超聲向大腦中的選定神經元傳遞少量熱量。僅比體溫高幾度的熱量激活了 TRPV1 離子通道，該通道充當打開或關閉神經元的開關。
“我們可以將佩戴在自由活動小鼠頭部的超聲波設備移動到整個大腦的不同位置，”該論文的第一作者、生物醫(yī)學工程研究生楊姚恒說。“因為它是非侵入性的，這項技術有可能在未來擴大到大型動物和潛在的人類身上。”
標簽： 大腦神經元
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