香港团队报告超声与纳米结构用于小鼠脑刺激

据Phys.org报道，香港理工大学的一个研究团队将低强度超声与工程化空心二氧化硅纳米结构（微小的空心颗粒）相结合，以刺激小鼠的特定脑区。这项研究题为“Sono-mechanical nanostructures-enabled sustained precise ultrasound brain stimulation”，发表在《自然-通讯》上。据Phys.org报道，香港理工大学生物医学工程与体育科技学系教授、该校无创脑机接口研究中心主任孙雷（Lei Sun）领导了该团队。

据该报道，帕金森病主要与产生多巴胺的神经细胞逐渐丧失有关（多巴胺是大脑中的一种化学信使），并影响控制运动的脑系统，常导致震颤、僵硬、动作迟缓和平衡问题。报道称，目前的治疗通常依赖左旋多巴等药物，这类药物可改善症状，尤其是在早期阶段，但其疗效可能随时间推移变得不那么稳定。据该报道，对部分患者而言，脑深部电刺激（DBS）提供了另一种选择，但这需要手术将电极置入大脑深处。

据Phys.org报道，传统经颅超声（穿过颅骨施加）可深入穿透，并且能够以非侵入方式施加，但其空间分辨率通常局限于毫米或厘米尺度，因此难以选择性激活小群神经元。据该报道，此前的纳米颗粒或纳米气泡辅助方法改善了定位，但它们在活体组织中的不稳定性限制了其长期应用价值。报道称，孙雷团队使用的空心二氧化硅纳米结构在小鼠脑中留存超过九周，同时保持对超声的响应性。

据该报道，这种持久性使得无需基因改造、也无需反复向脑内给药，即可对靶向脑区进行重复刺激，包括运动皮层、纹状体、腹侧被盖区和丘脑底核。对纳米结构靶向的丘脑底核进行超声刺激增加了多巴胺信号传导；报道称，这表明该方法激活了帕金森病中受影响的通路。据该报道，接受治疗的小鼠还表现出多巴胺相关神经元得到更好的保存，并且在第二个帕金森病模型中也观察到类似益处。

Phys.org称这项研究是利用超声和空心二氧化硅纳米结构进行长期、局部和微创神经调控（改变神经细胞活动）的概念验证。报道称，该方法可能无需植入电极即可实现某些类似DBS的效果。报道还称，这项工作解决了此类方法转化应用中的一个核心挑战。所报告的结果来自小鼠；报道未描述在人类中进行的测试。