인간의 일차 시각 피질과 일차 청각 피질에 대한 경두개 초음파 신경 조절

본 연구는 건강한 성인 지원자들을 대상으로 저강도 경두개 초음파(tFUS)가 뇌 활동에 미치는 영향을 평가할 것입니다. 경두개 초음파는 두개골을 통해 음향 에너지를 뇌의 작고 표적화된 영역에 전달하는 비침습적 기술입니다. 다른 형태의 비침습적 뇌 자극과 달리, 초음파는 밀리미터 수준의 정밀도로 깊고 표면적인 뇌 구조에 도달할 수 있습니다.

경두개 초음파는 만성 통증, 중독, 우울증을 포함한 신경학적 및 정신과적 질환의 잠재적 치료법으로 현재 연구되고 있습니다. 그러나 인간에서 뇌 활동을 증가시키는 대 감소시키는 최적의 자극 매개변수는 아직 잘 확립되지 않았습니다. 이 연구의 목적은 인간 대뇌 피질에서 뇌 활동의 측정 가능한 흥분 또는 억제를 생성하는 초음파 펄스 매개변수를 결정하는 것입니다.

이 연구는 두 가지 뇌 영역, 즉 일차 시각 피질과 일차 청각 피질에 초점을 맞출 것입니다. 이러한 영역들은 이 부위의 자극이 빛의 섬광을 보거나 음색을 듣는 것과 같은 지각적 경험을 생성할 수 있기 때문에 선택되었습니다. 이러한 지각 보고는 뇌 기록과 함께 연구자들이 초음파가 신경 활동에 어떻게 영향을 미치는지 직접 평가할 수 있게 합니다.

참가자는 세 번의 방문을 완료할 것입니다.

첫 번째 방문 동안, 참가자는 사전 동의, 시각 또는 청각 기능의 기초 검사 및 자기공명영상(MRI)을 받게 됩니다. MRI 스캔은 각 참가자의 개별 뇌 해부학을 식별하고 자극 표적을 정확히 위치시키는 데 사용될 것입니다.

두 번째 방문 동안, 참가자는 뇌파(EEG)를 사용하여 뇌 활동이 기록되는 동안 초음파 자극을 받게 됩니다. EEG는 두피에서 전기 신호를 측정하는 비침습적 방법입니다. 자극 전에 시각 또는 청각 자극에 대한 기초 뇌 반응이 기록될 것입니다. 그런 다음 EEG가 뇌 활동을 계속 기록하는 동안 초음파가 짧은 폭발로 전달될 것입니다. 참가자는 자극 동안 경험한 어떤 감각이라도 보고하도록 요청받을 수 있습니다. 자극 후, 단기 효과를 평가하기 위해 추가 EEG 기록 및 행동 검사가 수행될 것입니다.

무작위 순서로 세 가지 다른 초음파 펄스 지속 시간이 테스트될 것입니다. 각 자극 조건은 휴식 기간으로 분리된 짧은 폭발로 구성될 것입니다. 총 자극 시간은 제한될 것이며, 조건 사이에 휴식 간격이 포함될 것입니다.

적어도 일주일 후에 발생할 세 번째 방문 동안, 참가자는 행동 검사를 반복하고 구조적 변화가 발생하지 않았음을 확인하기 위한 후속 구조적 MRI 스캔을 받게 될 것입니다.

이 연구에서 사용된 초음파 강도는 진단용 초음파에 대한 미국 식품의약국(FDA)의 확립된 안전 한계 미만입니다. 공간 최대 펄스 평균 강도(Isppa)와 공간 최대 시간 평균 강도(Ispta)는 두개골에 의한 신호 감쇠를 고려하기 전에도 FDA 노출 한계 미만으로 유지될 것입니다. 기계적 지수(MI) 값도 권장 안전 임계값 미만으로 유지될 것입니다. 수천 명의 참가자를 포함한 이전 인간 연구에 기초하여, 심각한 부작용의 위험은 매우 낮은 것으로 간주됩니다.

잠재적 위험에는 일시적인 두피 불편감, 초음파 젤로 인한 경미한 피부 자극 또는 빛 섬광이나 소리와 같은 일시적인 감각 효과가 포함됩니다. 이러한 매개변수를 사용한 인간 연구에서 발작이 보고된 적은 없지만, 초음파는 뇌 활동을 조절하며, 다른 비침습적 뇌 자극 방법과 유사한 이론적 위험이 존재합니다. 참가자는 모든 절차 동안 모니터링될 것입니다.

참가자에게 직접적인 의학적 이점은 없습니다. 그러나 이 연구의 결과는 신경학적 및 정신과적 장애에 대한 초음파 기반 치료법의 개발을 안내하고 표적화된 뇌 자극이 감각 지각에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 이해를 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

수집된 데이터에는 MRI 이미지, EEG 기록, 행동 수행 측정 및 참가자 보고 경험이 포함됩니다. 모든 데이터는 기관 정책에 따라 암호화되어 안전하게 저장될 것입니다.