使用 7T fMRI 经颅聚焦超声对人体初级运动皮层的影响

背景与意义：

MRI 提供了皮质和皮质下激活的高度详细的空间图。 因此，在 MR 扫描仪中提供 tFUS 可以提供关于 tFUS 导致的神经激活的关键信息。 然而，尚不清楚 tFUS 是否可以产生可检测的血氧水平依赖性 (BOLD) 反应。 人类的初步证据（Mueller 等人，2014 年 b；Legon 等人，2015 年）表明，大部分结果都是负面的，并且响应变化很大，这可能是由于使用的换能器或声强度水平、采用的脉冲策略和/或较差的信噪比。 我们从动物实验中了解到，如果已知信号已经存在，则有可能检测到 tFUS 对 BOLD 反应的变化。 柳等人。 (2011) 显示聚焦超声可以减弱兔子视觉皮层中视觉刺激产生的 BOLD 信号。 因此，有理由假设这种效应可以转移到人类身上，因为产生 BOLD 信号的潜在大脑生理学是相同的。

在这里，我们计划研究 tFUS 对人类初级运动 (M1) 中 BOLD 信号的影响。 选择 M1 有两个根本原因。 1) 使用肌肉收缩在 M1 中产生 BOLD 信号允许研究外周肌电图 (EMG) 上的 tFUS 和 2) 可以根据所使用的肌肉组织在皮质中产生空间特定的 BOLD 反应，从而允许精确的空间映射的效果。 第一点具有重要意义，因为如果在外周肌肉组织上证明了可检测的效果，它提供了重要的初步证据，表明 tFUS 作用于皮层运动神经元和下行运动束，类似于电和电磁刺激，从而暗示受和影响的细胞群和机制。负责 tFUS 神经调节作用。 第二点高精度地证实了 tFUS 的空间选择性效应，如果我们可以从这些数据中建立能量/效应函数，这也可以导致 tFUS 能量的缩放以引发特定效应，例如抑制或激发。

总之，这些知识将进一步促进用于皮质刺激的 tFUS 和用于人类皮质下刺激的 tFUS。 最后一项进步是 tFUS 的巨大潜力。 想象一个小型设备，它可以简单地连接到头部，以代替手术对大脑的任何地方进行精确刺激。 这是本研究的最终目标，然而，在考虑这一点之前，本研究计划的详细数据是必要的。