杰青鄭海榮團隊揭示超聲神經調控視網膜機制

　　近日，中科院深圳先進技術研究院鄭海榮研究員團隊在超聲神經調控領域研究獲得新進展，腦神經調控和視網膜神經調控等工作成果在IEEE Transactions系列刊物上發表。

圖1. (a)安裝了頭戴式超聲刺激器和腦電采集裝置的清醒小鼠；(b)超聲調控小鼠轉頭行為的實驗視頻截圖

　　 團隊在領域內率先開展了對自由活動小鼠的超聲神經調控研究。相關工作“Noninvasive Ultrasonic Neuromodulation in Freely Moving Mice”（ 自由移動小鼠的無創超聲神經調控研究）發表在生物醫學工程專業期刊IEEE Transactions on Biomedical Engineering（IEEE生物醫學工程會刊，DOI：10.1109/TBME.2018.2821201)。

　　團隊針對超聲神經調控技術在清醒嚙齒類實驗動物上的應用需求，研制了體積小、重量輕的頭戴式超聲刺激裝置。該裝置不僅能滿足清醒小動物對頭戴裝置體積、重量的苛刻要求，而且能附加安裝電生理采集電極、給藥導管和光纖等附件，實現超聲神經調控與電生理、給藥、光刺激和鈣成像等多模態神經調控、評估手段的充分融合，促進超聲神經調控技術在癲癇、抑郁癥、帕金森病、藥物成癮以及睡眠功能障礙等疾病研究領域的應用。該研究研制了不同規格的頭戴式超聲刺激器，并首次成功實現對自由活動小鼠轉頭行為的超聲調控。該研究成果為拓展超聲神經調控技術在探索超聲作用機制和干預腦疾病等研究領域的應用提供新工具（圖1）。

　　同時，團隊在視網膜超聲刺激研究方面也取得新進展。相關工作“Temporal Neuromodulation of Retinal Ganglion Cells by Low-frequency Focused Ultrasound Stimulation”（低頻聚焦超聲刺激視網膜神經節細胞的時間神經調控研究）發表在IEEE Transactions on Neural Systems & Rehabilitation Engineering (IEEE神經系統與康復工程會刊，DOI: 10.1109/TNSRE.2018.2821194)雜志上。

　　視網膜退行性疾病包括視網膜色素變性和老年性黃斑病變，主要表現為光感受器的凋亡進而導致視覺信號輸入受阻。近年來，植入式視覺假體在治療神經性失明方面取得了重大進展。然而，植入式醫療器械具有很高的侵入性，存在許多安全性、有效性和成本問題。超聲作為一種新型神經調控手段，具有無創調控的優點，在視網膜假體研究領域獲得了高度關注。

　　深圳先進院超聲團隊首次采用頻率為2.25 MHz的低頻聚焦超聲開展了刺激大鼠離體視網膜的研究。研究發現低頻聚焦超聲可有效地誘發視網膜神經節細胞產生不同類型的反應，并比較了不同超聲強度下視網膜神經節細胞的時間響應特性，該研究結果將推動無創超聲視網膜假體的實現（圖2）。

　　上述研究工作得到了國家自然科學基金委國家重大科研儀器研制項目，廣東省創新團隊以及深圳市孔雀團隊等項目支持。

圖2.(a)超聲視網膜刺激實驗裝置；(b)微電極陣列記錄的不同節細胞超聲反應