7T fMRI를 이용한 경두개집속초음파가 인간 일차운동피질에 미치는 영향

배경 및 의의:

MRI는 피질 및 피질 하부 활성화에 대한 매우 상세한 공간 지도를 제공합니다. 이와 같이 MR 스캐너에서 tFUS를 제공하면 tFUS의 결과로 신경 활성화에 대한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다. 그러나 tFUS가 감지 가능한 혈중 산소 수준 의존(BOLD) 반응을 생성할 수 있는지 여부는 불확실합니다. 인간에 대한 예비 증거(Mueller et al. 2014b; Legon et al. 2015)는 아마도 사용된 변환기 또는 음향 강도 수준, 사용된 펄스 전략 및/또는 불량한 신호 대 잡음비로 인해 대부분 부정적인 결과와 매우 가변적인 반응을 보여주었습니다. 알려진 신호가 이미 존재하는 경우 동물 작업에서 tFUS의 BOLD 응답 변화를 감지할 수 있음을 알고 있습니다. Yooet al. (2011)은 토끼의 시각 피질에서 시각 자극에 의해 생성된 BOLD 신호를 감쇠시키는 집속 초음파를 보였다. 따라서 BOLD 신호를 생성하는 근본적인 뇌 생리학이 동일하기 때문에 이 효과가 인간에게 전달될 수 있다고 가정하는 것이 합리적입니다.

여기서 우리는 인간의 기본 모터(M1)에서 BOLD 신호에 대한 tFUS의 영향을 조사할 계획입니다. M1은 두 가지 근본적인 이유로 선택되었습니다. 1) 근육 ​​수축을 사용하여 M1에서 BOLD 신호를 생성하면 말초 근전도(EMG)에서 tFUS를 조사할 수 있고 2) 사용된 근육 조직에 따라 피질에서 공간적으로 특정한 BOLD 반응이 생성될 수 있으므로 정확한 공간 매핑이 가능합니다. 효과. 첫 번째 요점은 말초 근육계에서 감지 가능한 효과가 입증되면 tFUS가 전기 및 전자기 자극과 유사한 피질 운동 뉴런 및 내림 운동로에서 작동하여 영향을 받는 세포 집단 및 메커니즘을 암시한다는 중요한 초기 증거를 제공하기 때문에 중요한 관심 사항입니다. tFUS 신경 조절 효과를 담당합니다. 두 번째 포인트는 tFUS의 공간 선택적 효과를 높은 정밀도로 확인하고 이 데이터에서 에너지/효과 기능을 설정할 수 있다면 억제 또는 여기와 같은 특정 효과를 이끌어내기 위해 tFUS 에너지의 스케일링으로 이어질 수도 있습니다.

함께, 이 지식은 피질 자극을 위한 tFUS를 더욱 촉진하고 인간의 피질하 자극을 위한 tFUS를 진행시킬 것입니다. 이 마지막 발전은 tFUS의 큰 잠재력입니다. 수술 대신 뇌의 어느 부위에나 정확한 자극을 주기 위해 머리에 간단히 부착할 수 있는 작은 장치를 상상해 보십시오. 이것이 본 연구의 궁극적인 목표이지만 이를 고려하기 전에 본 연구 제안서의 상세한 데이터가 필요하다.