深脑的“声波之手”：非侵入式超声精确调控

现如今，哪些技术能非侵入地触碰人脑深处，把声音变成控制开关？2025 年，一项来自 UCL 与牛津等机构的新研究用一个 256 元件超声头盔系统，首次在健康人群中实现了对视觉相关深脑核团（如外侧膝状核LGN）精确调控。这个系统不仅能在刺激期间影响连结视觉皮层区域的活动，还能让这一调控效应持续至少 40 分钟。简言之，这是一次把深脑区域“看见并操控”的重大进步，对脑机接口与神经调控领域具有重要启示。

先进的经颅超声系统设置和组件

INTRODUCTION

为什么“深脑调控”的精准性至关重要

人脑内诸多灰质结构如丘脑核团、基底核等，是思维、情绪、感知功能的核心。但以往非侵入式脑刺激技术（例如 TMS 或较简单的 TUS）难以同时具备深度穿透与空间精确度。多数学术与临床研究常常受限于刺激区域宽泛、误伤邻近组织、效应不稳定等问题。这个新的研究团队提出：要给非病人健康大脑做可重复的实验和潜在治疗，就需要一个系统解决三个难题：

• 在穿越头骨后的能量损耗与波畸变问题（ultrasound aberration）；
• 精准将焦点定位于深脑的小核团，例如外侧膝状核，而不是仅仅激活皮层或浅层；
• 能在刺激之余监测大脑各区域的功能反应，确保刺激安全、有效，并且可观测持续效应。

METHOD

256-元件头盔 + fMRI 实时监控

先进的经颅超声系统设置和组件

研究团队在七名志愿者身上测试了该系统，目标是丘脑中的外侧膝状体核（LGN），这一结构位于大脑中央，主要负责传递和处理视觉信息。

在首个实验中，参与者观看闪烁的棋盘图案，视觉信号通过眼睛传递至大脑。超声刺激期间，功能性磁共振成像（fMRI）显示视觉皮层的活动显著增强，证实了系统能够精准定位至 LGN。

第二个实验表明，超声刺激后的视觉皮层活动至少可持续 40 分钟，显示出该系统在诱导持久性脑功能变化方面的潜力。

虽然志愿者并未察觉视觉体验上的改变，但脑部扫描结果揭示了明显的神经活动变化。研究人员的最终目标是利用这些效应产生临床疗效，例如减轻手部震颤。

伦敦大学学院医学物理与生物医学工程系的资深作者布拉德利·特里比教授表示：“这一进展为神经科学研究和临床治疗开辟了新机遇。科学家们首次能够以非侵入性方式研究深层脑回路的因果关系，而此前只能通过手术实现。”

他补充道：“从临床角度看，这项技术或将彻底改变帕金森病、抑郁症及特发性震颤等神经和精神疾病的治疗。它能以前所未有的精准度作用于相关的关键脑回路。”无需手术即可精准调控深层脑结构的能力，被视为神经科学领域的一次范式转变，提供了安全、可逆且可重复的方式来研究脑功能和开发靶向疗法。

在视觉任务期间对左侧 LGN 进行超声波刺激会导致同侧枕叶皮质的活

SIGNIFICANCE

向人脑学精准结构—脑机接口的新标杆

人脑中深脑核团承担着极其核心的功能：视觉传递、情绪调控、奖励与惩罚机制等等。这个研究证明，我们有可能用非侵入方式精确操控这些深脑结构，而不仅是皮层或浅层网络。这给脑机接口系统设了一个新标杆：未来的设备若能解码人脑意图，也可能通过类似系统反馈或调控特定深脑区域，以实现更精细的交互。

因为系统可以在 fMRI 中实时监测效果，所以未来有可能做闭环控制：比如设备根据被调节区域的反馈自动调整刺激强度、位置或模式，类似脑机接口中的“读取—调整—反馈”机制。这正是向“模仿人脑如何在不同状态下自我调节”的方向迈进。

这个系统适用于研究与治疗中的多个场景。例如：视觉系统功能障碍（LGN 与视觉皮层间连接受损）、睡眠障碍、幻觉或感知异常、甚至是精神疾病中感知通路被过度或错误激活的情况。非侵入式但精确的深脑调控可能成为药物之外的另一种治疗手段。

新闻来源：Nature

论文参考：DOI:10.1038/s41467-025-63020-1