经颅聚焦超声波技术可以用于定向非侵入调节大脑

人类大脑的一个有趣的能力是做白日梦，在这种情况下，大脑游离到自发的想法、幻想和场景中，通常没有有意识的努力，让创造力和反思自由流动。

在发表在《 Frontiers of Human Neuroscience》上的一项新研究中，亚利桑那大学的研究人员使用低强度超声技术无创地改变了与白日梦、回忆和展望未来等活动相关的大脑区域。他们发现这项技术最终可以增强正念，标志着神经科学领域的重大进步。研究人员使用经颅聚焦超声(TFUS)的低强度超声技术来改变大脑的默认模式（default mode）网络——这是一个连接大脑区域的系统，在做白日梦等活动时特别活跃。该研究的主要作者、美国大学心理学系博士后Brian Lord说:“我们是第一个证明默认模式网络可以被直接定向和非侵入性地调节的人。”

默认模式网络的一个区域，即后扣带皮层（posterior cingulate cortex），被认为是大脑如何掌握经验的主要参与者。当人们进行自省或走神时，比如沉浸在一个故事中，回忆过去的记忆或计划未来的场景时，默认模式网络就会活跃。“这就是我们如何形成关于自己的叙述，”Lord说，虽然这种叙事方式很自然，对获得连贯的自我感觉很重要，但它也会阻碍人们活在当下。例如，当有人试图冥想时，它可能会导致沉思和消极的想法。

经颅聚焦超声(TFUS)是一种新兴的、可以以毫米级精度无创地刺激大脑特定区域的神经调节工具，用于暂时改变大脑活动和探测网络功能。与其他非侵入性脑刺激方法(如经颅电刺激和经颅磁刺激)不同，TFUS可以穿透大脑最外层皮层以下。仅仅五分钟的刺激就能产生有意义的效果。

研究目的：研究经颅聚焦超声(TFUS)对脑默认模式网络(DMN)功能连通性的影响，特别是针对后扣带皮层(PCC)。此外，还研究了TFUS对情绪、正念和自我相关加工的主观影响。

研究方法：采用随机、单盲设计，纳入30例健康受试者。参与者被随机分配到活动TFUS组或假TFUS组。参与者被要求报告他们在TFUS治疗前后的感受和经历。研究人员使用功能性磁共振成像(fMRI)来观察TFUS应用前后大脑活动的变化。为了测量主观影响，在基线和超声后30分钟使用多伦多正念量表、视觉模拟情绪量表和阿姆斯特丹静息状态问卷。自我量表和非结构化访谈也在超声后30分钟进行。研究发现，TFUS减少了大脑默认模式网络内的连通性，影响了参与者的正念和主观体验，比如他们的自我意识和时间感知。

研究结果：活动TFUS组DMN中线的功能连通性明显降低，而假TFUS组无变化。活跃的TFUS组表现出状态正念增加，整体活力降低，自我意识、时间感和记忆回忆的暂时改变。假TFUS组也表现出状态正念的增加，没有其他主观影响。

研究结论：针对PCC的TFUS可以改变DMN连通性并引起主观体验的改变。这些发现支持TFUS作为研究工具和潜在治疗干预手段的潜力。瞄准和改变大脑网络的能力开启了使用TFUS进行精确治疗的可能性，可针对个人独特特征(如基因组成、生活方式和环境)量身定制的医学治疗。TFUS也有可能用于治疗抑郁和焦虑等情绪障碍，其他研究小组正在探索这种可能性。

“最妙的是——只用最少的能量来改变大脑活动。只是用低强度的超声波轻轻推动大脑，”Lord说。“与只能与大脑活动建立关联的神经成像技术不同，像TFUS这样的非侵入性刺激工具可以让你探测大脑并建立因果模型。”“这对整个神经科学领域来说都是一件非常强大的事情。”