《科学》:超声波不光能够检查肿瘤,还有修复大脑的潜力


admin| 更新时间:2020-06-30 11:37|点击数:未知

超声波的频率矮于人耳感知周围,但其行为诊断手腕,能够用来探测肿瘤或者胎儿。6月24日《科学》网站刊登消息称,超声波还能穿透头骨促进或按捺大脑活动。神经科学家对超声波有着更大的憧憬:成为一栽重大的、非侵占性的钻研工具和治疗大脑疾病的新手腕。不过,这仍有待表明,一则超声疗法得具备坦然性,第二其能够可意料地转折人类大脑功能。

《科学》网站称,超声波如何作用于大脑照样是个谜。但比来的实验为坦然性挑供了保证,幼型钻研也表现其对人类大脑实在具有影响。比如超声波能够减轻疼痛,或者奇妙地添铁汉类的感知能力。“吾见过很众专门棒的数据,”添州大学洛杉矶分校(UCLA)的神经科学家马克·科恩(Mark Cohen)说,“尽管挑衅很大,但这项技术的潜力要大得众,因此吾们必须不息竭力。”

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此前始末在颅骨上传递电流或磁脉冲,科学家已经能够始末非侵占性的手腕来调节大脑。美国FDA已经准许经颅磁刺激(TMS)用于治疗愁闷症、偏头痛和强制症。

与磁场、电场差别的是,声波能够像放大镜聚焦光相通,聚焦在大脑深处的某一点上,而不会影响大脑的浅外布局。此前,人类要达到这栽深度和聚焦的结相符终局,只有始末手术植入金属丝才能实现。但是超声波能够一时转折人脑的深层区域,例如能对情感逆答产生驱动的杏仁体,或者疼痛的中继站和警觉的调节功能区脑丘,来测试超声波的功能或治疗疾病。

神经科学家在动物实验中已取得了肯定的挺进。1950年代的实验始次外明,超声波能够按捺猫大脑视觉区域的神经活动。在啮齿类动物中,将超声波对准行动区域会引发爪子或胡须的抽搐等。将仔细力荟萃在猴子大脑的额叶区域,能够转转折物完善眼部行动义务的方式。

一些钻研外明,超声波转折了神经元上的离子通道,转折了细胞向周围细胞发出信号的能够性。夏皮罗说,倘若超声波主要始末离子通道做事这是个益消息,“由于这意味着吾们能够不益看察这些通道在那里外达,并展望哪些细胞类型会被激发。”

在上个月bioRxiv上的预印本中,夏皮罗的团队通知说,将教育皿中的老鼠神经元袒露于超声波之下,会掀开一组稀奇的钙离子通道,从而使某些细胞更容易昂扬。

但是,哈佛大学的神经学家Seung-Schik Yoo对《科学》网站外示,单靠这些通道无法注释超声波的作用。他指出,超声波益似也会影响被称为胶质细胞的非神经元性脑细胞的受体。他说:“很难发展出关于超声波实在机制的同一理论。”

不管机制如何,超声波已经开起在人类身上表现出清亮的,即使是微弱的影响。2014年,弗吉尼亚理工学院和弗吉尼亚州立大学的团队外明,聚焦超声能够添铁汉脑感觉处理区域的电活动,挑高参与者辨别手指触碰点数的能力。

牛津大学的神经学家克里斯托弗·巴特勒及其同事在一项更为复杂的感官义务中测试了超声波:判定屏幕上飘忽不定、抖动的幼点的行动。上个月,在认知神经科学学会的在线年会上,他通知说,成功案例刺激被称为MT的行为处理视觉区域,能够挑高受试者判定无数圆点漂移倾向的能力。

有几个团队正在郑重地将超声波行为治疗手腕进走测试。2016年,添州大学洛杉矶分校神经科学家马丁·蒙蒂和同事通知称,别名处于最矮认识状态的外子在超声刺激丘脑后恢复了认识。蒙蒂正在准备发外一项针对三个永远认识受损的人的后续钻研。始末超声波检测,他们的逆答能力在几天内添强了——比预期的快得众,蒙蒂说,尽管这项钻研异国包括对照组。

这项钻研和对癫痫患者的测试操纵了由BrainSonix公司开发的超声波设备。它的创起人是添州大学洛杉矶分校的神经精神病学家亚历山大·拜斯特里茨基。他期待超声波能够损坏导致强制症症状的神经回路。他说,马萨诸塞州总医院和贝勒医学院的一个团队正计划操纵BrainSonix设备在人类身上进走钻研。

哥伦比亚大门生物医学工程师Elisa Konofagou期待行使超声波来治疗晚年痴呆症。在COVID-19休止招募参与者之前,她和同事正在准备一项试点钻研,将微弱的充气气泡注入6名阿尔茨海默氏症患者的血液中,并用超声波脉冲振荡大脑血管中的微气泡。这些波动产生的死板力能够一时拉开这些血管内壁的细胞。钻研人员期待掀开血脑屏障能够协助大脑驱逐有毒蛋白质。Konofagou的团队和其他人也在追求这栽超声波微泡组相符,将药物送入大脑。

不过技术难题是如何精准定位:让超声波始末雄厚的颅骨,确定其能量到达了预定的位置。同时,超声波对大脑的影响也难以展望。它在众大水平上促进或按捺神经活动取决于很众参数,包括超声波脉冲的时间和强度,甚至现在的神经元自己的特征。美国国家精神卫生钻研所的精神病学家Sarah Hollingsworth Lisanby凝神于究非侵占性神经调节。她对《科学》网站外示固然终局令人昂扬,但必须承认现在还有很众东西必要学习。

另外,钻研人员对超声波和脑细胞是如何相互作用的还一无所知。添州理工学院的生化工程师米哈伊尔·夏皮罗外示,“这是这个周围最主要的题目。”在高强度下,超声波能够添炎并杀物化脑细胞。原形上,神经外科大夫就频繁行使这一特点来烧物化大脑中导致震颤的片面。

美国的监管机构正限定对人类的临床超声钻研,片面因为是超声波有能够煮熟大脑,或者始末空化(在布局中产生微幼器泡)造成损坏。2015年,有钻研团队在逆复接触超声波的绵羊大脑中发现了微出血,这是血管毁伤的迹象。(本文来自澎湃消息,更众原创资讯请下载“澎湃消息”APP)

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