人脑深部的基底神经节与丘脑核等结构在行为调控中具有核心作用，其功能失调与多种神经精神疾病密切相关。精准调控这些深部脑区的神经元活动，不仅为耐药性疾病提供了潜在的全新治疗路径，也有助于揭示意识等高级认知功能的神经机制。然而，现有调控技术仍面临显著局限：深部脑刺激虽效果明确但具侵入性，而经颅磁刺激、经颅直流电刺激等无创方法则缺乏足够的穿透深度与空间精度，难以实现精准的深部靶向调控。

长期以来，科学界一直在寻求一种能够无创调节大脑功能的方法，以深化对脑工作机制的理解，并为神经系统疾病的非手术干预提供新途径。经颅超声刺激（TUS）作为一项新兴技术，展现出重要潜力：它通过向神经元传递温和的机械脉冲，调节其电活动，从而影响神经信号传递。然而，现有TUS系统在调控大脑深部区域时仍面临精度不足的问题，往往作用于比预期更广泛的脑区，限制了其在靶向神经调控中的应用价值。伦敦大学学院和牛津大学的研究人员开发了一种无需手术即可精确刺激大脑深处区域的超声设备，为神经学研究和帕金森病等疾病的治疗开辟了新的可能性。

图1 先进的经颅超声系统设置和组件

该研究首次引入了一种新型超声设备 ，无需手术即可影响深部脑区域，其目标区域比传统超声设备精确定位的区域小约 1,000 倍，比以前的深部脑超声设备小 30 倍。这项新技术在特殊头盔内配置了 256 个元件，可将聚焦超声波束发送到大脑的特定部位，以向上或向下调整神经元活动。它还包括一个柔软的塑料面罩，通过保持头部静止，有助于更精确地瞄准超声波。

图2 超声病灶特征和神经解剖靶向

本研究在七名参与者身上验证了该系统的调控能力。研究人员选择以丘脑中的外侧膝状核（LGN）为靶区——这是位于大脑中心、负责传递感觉与运动信息的关键结构，尤其在视觉信息处理中具有核心作用。

在首个实验中，参与者在接受超声刺激的同时观看闪烁的棋盘格图案。该视觉刺激通过眼睛向大脑传递信号。功能磁共振成像（fMRI）结果显示，在精准刺激LGN期间，参与者初级视觉皮层的神经活动显著增强，证实了该系统具备精确定位与有效调控深部核团的能力。

图3 与假手术相比，在视觉任务中超声刺激左侧LGN导致同侧枕叶皮层的活动显著增加

第二项实验显示，超声刺激后视觉皮层活动持续减少至少 40 分钟，凸显了该系统诱导大脑功能持久变化的潜力。尽管参与者在实验过程中没有有意识地感知到他们所看到的东西有任何变化，但脑部扫描显示神经活动发生了显着变化。最终目标是利用这些效果产生临床上有益的结果，例如停止手部震颤。

图4 在刺激后早期，离线超声刺激左侧LGN显著降低了视觉棋盘任务期间同侧视觉皮层的任务相关活动

这项技术首次实现了对深部脑回路的非侵入式精准调控，突破了以往仅能通过手术靶向这些区域的限制。它不仅为理解大脑功能提供了全新工具，更有望彻底改变帕金森病、抑郁症等神经精神疾病的治疗格局——通过无创方式精准调控与疾病相关的特定脑回路，为开发安全、可逆的靶向疗法开辟了道路。相较于需要手术植入的深部脑刺激技术，这套超声系统以相当的精度提供了非侵入性替代方案，使医生能够在术前精准定位治疗靶点，甚至有望替代部分手术方案。

参考文献：

Martin E, Roberts M, Grigoras IF, et al. Ultrasound System for Precise Neuromodulation of Human Deep Brain Circuits. 2024.

资讯来源：

https://medicalxpress.com/news/2025-09-ultrasound-helmet-enables-deep-brain.html

解读成员 | 苏亚涛

审核成员 | 张航