精准神经刺激对神经疾病的治疗具有变革性意义，但由于免疫反应和有限的电场穿透力，基于电极的刺激设备在实现始终如一的精确靶向方面存在挑战。另一方面，尽管超声有助于能量传播，但骨骼和组织散射却导致经颅脑深部超声刺激的空间分辨率有限。

在此背景下，美国麻省理工学院的研究团队开发了一种用于脑深部刺激的植入式压电超声刺激器（ImPULS），并于2024年6月4日在《Nature Communications》（IF：14.7/Q1）上发表了关于该设备的最新研究成果——“用于脑深部刺激的植入式压电超声刺激器（ImPULS）”（doi:10.1038/s41467-024-48748-6），不仅为帕金森病等疾病患者提供了一种更为安全的刺激方式，还为研究人员进一步探索疾病机制提供了有力工具。

The implantable piezoelectric ultrasound stimulator, ImPULS, is a flexible piezoelectric micromachined ultrasound transducer (pMUT), that is surgically implanted into the brain.

ImPULS是一种柔性压电微机械超声换能器（pMUT），可以通过手术植入大脑。为了安全抵达大脑深部区域，研究者设计了一种细如发丝的纤维，并使用柔性聚合物制成。纤维的顶端包含一个鼓状超声换能器和一个振动膜；振动膜外包裹着一层薄薄的压电薄膜，当受到微弱电压驱动时，这层薄膜便能产生超声波，而附近的细胞可以检测到这些超声波。

在对小鼠进行的试验中，研究人员发现，ImPULS装置可以激发海马神经元的活动。然后，他们将纤维植入至产生多巴胺的黑质。结果表明，这种纤维可以刺激背侧纹状体的神经元并产生多巴胺。

据悉，研究人员目前计划深入探究超声刺激对不同大脑区域的影响，并考察该装置在植入一年后是否能保持功能正常。他们对结合微流体通道的可能性也颇感兴趣，因为这样可以使装置在提供超声刺激的同时实现药物递送（推荐阅读：《【大家说】吴劲松教授为你导读“配备9个发射器的可植入式超声装置重复开放血脑屏障联合卡铂治疗复发胶质母细胞瘤的I/II期临床试验”》和《【大家说】王裕/马文斌教授为你导读“对复发性GBM患者使用植入式超声装置周期性打开血脑屏障并进行术后辅助化疗的I期临床试验研究”》）。此外，ImPULS装置目前仍需依赖外部电源供电，但研究人员设想，未来或可通过小型植入式电池和电子装置为其供电。

通讯作者、美国麻省理工学院媒体实验室（MIT Media Lab）副教授Canan Dagdeviren表示，“借助超声技术，我们可以创造一种新的方式来刺激大脑深部的神经元激发。这种装置比头发丝还要细，因此对组织的损伤几乎可以忽略不计，而且我们也可以轻松地在大脑深部对其进行导航。”

“虽然我们不能断言这种装置对所有大脑区域都会产生同样的效果，但我们确信，这项技术具有良好的可拓展性，其应用也不仅限于小鼠。我们可以把它做得更大，以便最终应用于人类，”Dagdeviren教授补充道。

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