面向体积经颅脑刺激的微型化光生成波束超声设备
神经元与认知
2025-07-09 v1
摘要
针对小规模、可变形状脑亚区的无创刺激，是推动我们理解脑功能的关键。当前的超声神经调控在靶向脑亚区时面临两个显著权衡：微型化与体积控制，以及空间分辨率与经颅传播能力。为克服这些限制，我们设计了一种光生成波束超声（OBUS）装置。该直径为2.33 mm的微型化装置提供柱形场，实现横向分辨率为152 μm、纵向分辨率为1.93 mm的精准靶向，实现对脑亚区的细长体积组织激活。免疫荧光图像显示其在2.2 mm深度刺激细胞的能力。此外，OBUS在经颅传输效率和波束形状保持方面优于传统高斯超声。电生理记录和功能性MRI捕获了动物模型脑对OBUS诱导的反应，证明了OBUS在完整脑组织中非侵入式激活神经环路的能力。该技术为以精准控制和体积控制的方式研究脑功能提供了新可能。
引用
@article{arxiv.2507.06108,
title = {Miniaturized optically-generated Bessel beam ultrasound for volumetric transcranial brain stimulation},
author = {Yueming Li and Guo Chen and Tiago R. Oliveira and Nick Todd and Yong-Zhi Zhang and Carolyn Marar and Nan Zheng and Lu Lan and Nathan McDannold and Ji-Xin Cheng and Chen Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.06108},
year = {2025}
}
备注
40 pages, 5 main figures, 14 supplementary figures