全息聲學(xué)設(shè)備與基因工程相結(jié)合：新技術(shù)能精確靈活調(diào)節(jié)神經(jīng)元

科技日報記者 張夢然

美國研究人員開發(fā)出一種非侵入性技術(shù)，將全息聲學(xué)設(shè)備與基因工程相結(jié)合，能夠精確瞄準大腦中的目標神經(jīng)元，并能在多個患病腦區(qū)同時精確調(diào)節(jié)選定的細胞。這項概念驗證研究的結(jié)果發(fā)表在新一期《美國國家科學(xué)院院刊》上。

示意圖。
圖片來源：MedicalXpress網(wǎng)站

人類大腦疾?。ɡ缗两鹕。┥婕按竽X多個區(qū)域的損傷，治療時需要一種精確靈活的技術(shù)，能同時瞄準所有受影響的腦區(qū)。美國圣路易斯華盛頓大學(xué)麥凱維工程學(xué)院團隊發(fā)明了艾里束全息超聲遺傳學(xué)（AhSonogenetics）技術(shù)，其能利用非侵入性可穿戴超聲波設(shè)備改變大腦中特定神經(jīng)元基因的表達。

艾里束全息超聲遺傳學(xué)為研究人員提供了一種大腦精確調(diào)控手段，能夠通過調(diào)整聲波，以高空間分辨率精準地激活或抑制大腦內(nèi)部的特定神經(jīng)元。這為研究完整神經(jīng)回路提供了強大工具，并為治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來了希望。

這項技術(shù)具有3個獨特的優(yōu)勢：比傳統(tǒng)技術(shù)更精確地瞄準更小的區(qū)域、靈活地引導(dǎo)至目標腦區(qū)、同時瞄準多個腦區(qū)。此次，研究團隊針對不同應(yīng)用和大腦中的精確位置，對每個艾里束超表面進行了單獨設(shè)計，定制了專門的可穿戴超聲波設(shè)備。

團隊在患有帕金森病的小鼠模型上測試了該技術(shù)。借助艾里束全息超聲遺傳學(xué)技術(shù)，他們能同時刺激小鼠的兩個腦區(qū)，無需多次植入或干預(yù)。該治療手段顯著減輕了小鼠帕金森病模型中的多種運動障礙，包括動作遲緩、行走障礙及僵直癥狀。

新技術(shù)克服了超聲遺傳學(xué)的限制且制造成本僅約50美元，可根據(jù)不同的大腦尺寸進行調(diào)整，從而擴大其潛在應(yīng)用范圍。