经颅聚焦超声刺激人类外侧膝状体对视觉感知和稳态视觉诱发电位的影响

root 提交于 周三, 08/05/2026 - 20:47
经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation, TUS)是一种新兴工具,可用于以非侵入方式调节深部脑区的神经活动。为了加速TUS在认知神经科学和神经精神病学中的应用,一个关键需求是更好地理解不同声刺激参数与神经调制效应之间的关系。在此,我们以人类皮层下视觉通路为测试平台,评估脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)的作用。PRF是TUS的一个关键参数,被认为决定了分子位移效应与声辐射力效应对神经组织作用的相对贡献。 我们结合了频率标记的稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential, SSVEP)对比度反应测量,以及对比度增量检测心理物理学,分别作为视觉通路功能的神经和行为读出指标。我们利用结构磁共振成像(MRI)和声学模拟对外侧膝状体(lateral geniculate nucleus, LGN)进行靶向定位。在视觉刺激呈现的同时,使用一款经神经导航、焦点深度可调的4元件TUS换能器,以一系列PRF、68 W/cm²自由水ISPPA以及10%占空比,对左侧LGN或一个更表浅的对照位点进行刺激。有效的白噪声听觉掩蔽使参与者无法辨别刺激条件。 对25名神经典型参与者的记录未能检测到TUS对SSVEP反应振幅、SSVEP反应潜伏期或知觉行为的任何影响。基于实测换能器位置所生成模拟结果的分析,使我们有相当高的把握认为,在大多数参与者中,LGN位于TUS焦点范围内;同时,靶向精度与TUS期间活动变化之间未见相关性。我们的结果对经神经导航TUS在认知与临床神经科学中作为在线因果操控手段的效应量提出了谨慎警示。

经颅超声刺激(transcranial ultrasound stimulation, TUS)是一种新兴工具,可用于以非侵入方式调节深部脑区的神经活动。为了加速TUS在认知神经科学和神经精神病学中的应用,一个关键需求是更好地理解不同超声作用参数与神经调制效应之间的关系。在此,我们以人类皮层下视觉通路为测试平台,评估脉冲重复频率(pulse repetition frequency, PRF)的作用。PRF是TUS的一项关键参数,被认为决定了分子位移效应与声辐射力效应对神经组织相对贡献的大小。

我们将频率标记的稳态视觉诱发电位(steady-state visual evoked potential, SSVEP)对比度反应测量,与对比度增量检测心理物理学相结合,分别作为视觉通路功能的神经和行为读出指标。我们利用结构磁共振成像(MRI)和声学模拟来靶向外侧膝状体(lateral geniculate nucleus, LGN)。在视觉刺激呈现的同时,采用经神经导航的、可进行深度偏转的4元件TUS换能器,以一系列PRF、自由水中ISPPA为68 W/cm2、占空比为10%的参数,对左侧LGN或一个更表浅的对照位点进行刺激。有效的白噪声听觉掩蔽使参与者无法辨别刺激条件。

对25名神经典型参与者的记录未能检测到TUS对SSVEP反应振幅、SSVEP反应潜伏期或知觉行为的任何影响。基于实测换能器位置所生成模拟结果的分析,使我们能够以相当高的置信度认为,在大多数参与者中,LGN位于TUS焦点之内;同时,靶向精度与TUS期间活动变化之间不存在相关性。我们的结果对经神经导航TUS在认知与临床神经科学中作为在线因果操控手段的效应量提出了谨慎警示。


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.30.741804v1?rss=1

🏷️ 经颅聚焦超声刺激 外侧膝状体 视觉感知 稳态视觉诱发电位 神经调控