脑机启侦 | NeuroImage：经颅聚焦超声精准调控大脑默认模式网络

作为一种前沿的无创神经调控技术，经颅聚焦超声（tFUS）因其高精准度和深穿透能力而备受瞩目。那tFUS能否通过精准刺激大脑的某一个“节点”，来调控整个与之相连的功能网络？

近期，NeuroImage上一项研究证明了特定参数的tFUS能够通过靶向内侧前额叶皮层mPFC，特异性地增强整个DMN的协同性。

研究亮点

精准网络调控：tFUS靶向DMN的关键节点mPFC，可以有效调制整个DMN的功能状态；

参数依赖性：只有兴奋性tFUS能显著增强DMN内部的“结构—功能耦合”；

评估新维度：创新性地采用“结构—功能耦合”作为评估脑网络状态变化的指标，为神经调控研究提供更灵敏的检测指标。

为何要“调控”DMN？

DMN是人脑在静息状态下最活跃的脑网络之一，由mPFC、后扣带回、楔前叶等多个脑区组成。它不仅与自我反思、记忆提取和情绪调节等认知过程密切相关，其功能异常更被证实与抑郁症、阿尔茨海默症、精神分裂症等多种神经精神疾病的核心病理机制有关。

因此，使用一种无创、精准的技术有效地调控DMN，无疑能为上述疾病治疗带来突破，而tFUS凭借毫米级的空间分辨率穿透颅骨直达深部脑区的能力，是能实现这一目标的“理想候选者”。而tFUS是否能实现网络水平的精准调控、其效果是否依赖刺激参数？围绕这些问题，本研究旨在系统性地探究： 不同参数的tFUS在靶向mPFC时，能否特异性地、且可预测地（兴奋性 vs. 抑制性）改变整个DMN的结构—功能耦合状态。

研究设计

图1 研究设计示意图

被试在接受20分钟的tFUS刺激前后

分别进行静息态功能磁共振扫描

研究团队共招募21名健康受试者，将其随机分成三组：

➢兴奋组：接受旨在增强神经活动的tFUS刺激；

➢抑制组：接受旨在抑制神经活动的tFUS刺激；

➢伪刺激组：接受无实际能量输出的假刺激作为对照。

图2 兴奋性与抑制性tFUS刺激的脉冲重复模式示意图

核心发现

1. 全脑水平的功能变化（传统rs-fMRI指标）

在全脑层面，兴奋性刺激后，三项rs-fMRI指标普遍呈现上升趋势；而抑制性刺激后，则呈现下降趋势。初步表明，不同参数的tFUS确实对大脑功能活动产生了方向相反的影响。

尽管趋势明显，但在三组（兴奋、抑制、伪刺激）间的比较中，只有全局信号振幅（GSA）的变化达到了统计学上的显著差异。

图3 tFUS刺激后三组的rs-fMRI指标变化

依次分别是全局信号振幅（GSA）、区域同质性（ReHo）及功能连接（FC）

2. “结构-功能耦合”的特异性增强

只有兴奋组在接受tFUS刺激后，DMN的结构—功能耦合度表现出显著增强（FDR corrected p < 0.05）。抑制组和伪刺激组的DMN均未出现这种显著变化。

通过对DMN内部各个节点的精细分析发现，结构-功能耦合的增强主要集中在DMN的前部区域，即靠近刺激靶点mPFC的内侧前额叶、背外侧前额叶以及前扣带回等区域。

图4 三个组在不同刺激下分别对七个主要大脑功能网络产生的影响

结构-功能耦合度变化的强度；

正值代表耦合度增强（即结构与功能的协同效率变高）；

负值代表减弱

图5 在不同刺激条件下，tFUS刺激后DMN各组成脑区的结构-功能对应

在图的左半部分，即DMN的前部节点（如SFGdor, SFGmed, ORBsupmed, ACG等），红色柱子普遍较高，显示出强烈的正向变化（耦合增强）

研究意义与展望

这项研究不仅证实了通过tFUS靶向局部节点来调控整个深层脑网络的可能性，更为未来临床治疗应用提供新方向。

1. 为临床治疗提供新策略：对于DMN功能失调相关的精神及神经系统疾病，tFUS有望成为一种精准、无创的“脑网络调控疗法”。通过个性化的参数设置，或许可以“重塑”患者异常的脑网络活动模式。

2. 推动神经调控机制研究：该研究强调了刺激参数的重要性，为未来优化tFUS刺激方案以实现不同调控目的（兴奋/抑制）提供实验依据。

3. 未来探索方向：该研究样本量小，且关注的是短期/急性效应。未来研究可以扩大样本量的同时，探索tFUS调控脑网络的长期效应、神经可塑性机制，以及这些网络变化如何体现在具体的行为或症状改善。

来源 | 神踪科技