工程师们打击神经元与靶向超声方法抑制疼痛

神经调节包括一系列治疗方法来缓解症状,如疼痛或震动,或者恢复运动功能。治疗刺激神经元与电能或化学物质——而可能与声学波可以放大或抑制神经冲动的大脑和身体。声音信号的形式超声波提供一种很有前途的一类神经调节这将是一个特别有价值的方法,因为它是non-invasive-no外科手术植入刺激电极是必需的。超声波提供一个临时的调制,可以调整预期的效果。现在,研究人员已经证明,它有可能是针对特定功能的神经元。

他领导的一个团队本,博士,卡内基梅隆大学生物医学工程教授和部分由国家生物医学成像和生物工程研究所(NIBIB),展示了神经调节的方法,使用低强度的潜力超声波能量,称为经颅聚焦超声或tFUS。在5月4日发表的一篇论文,2021年自然通讯,作者描述tFUS的啮齿动物实验,证明了非侵入性神经调节的选择。

“经颅聚焦超声是一种很有前途的方法,可以用来治疗慢性疼痛的形式,在其他应用程序中,“摩瑞亚说Bittmann,博士,主任NIBIB Biorobotic系统程序。”在疼痛症状包括虚弱的条件,外部生成的冲动控制的超声波频率和强度可以抑制疼痛信号。”

为他们的研究中,他和他的团队设计了一个大会,其中包括超声波传感器和一个装置,记录神经元信号的数据,称为多极阵列。在与麻醉啮齿动物实验,研究人员渗透到头骨和大脑各种短暂的脉冲声波,针对特定的神经元在大脑皮层。他们同时记录改变与多极神经元电生理信号从不同类型数组。

当一个信号从一个神经元被发送到另一个地方,是否参与感官或者控制运动,在突触的发射信号,或结,神经元之间的称为飙升。研究人员观察到两种类型的神经元兴奋性和抑制性神经元。当研究人员用tFUS直接排放的重复脉冲超声波刺激兴奋性神经元,他们观察到一个脉冲率升高,或上升。他们观察到抑制性神经元受到同样的tFUS能源没有显示显著的上升速度扰动。研究表明,超声波信号可以通过头骨选择性地激活特定的神经元群体,实际上针对神经元有不同的功能。

“我们的研究解决一个未满足的需要开发无毒,任何成瘾作用,非药理治疗人类使用,”他说。“我们希望进一步发展tFUS方法与超声波频率的变化和追求见解神经元活动,这项技术有利于大脑健康的最佳机会。”

该研究的应用广泛的影响;它不只是局限于一种疾病。对许多人遭受痛苦,抑郁和上瘾,他认为非侵入性tFUS神经调节可以用来促进治疗。“如果我们可以使用声学定位和目标的大脑区域,超声能量,我相信我们可以把无数的神经和精神疾病,”他说。

的编辑器自然通讯也选择了纸的特点,被称为“从大脑的行为”,包括一些最激动人心的工作大脑今年发表的杂志。