Ultraschall kann Gehirnaktivität modulieren, um Sinneswahrnehmung in den Menschen zu erhöhen

Published on January 13, 2014 at 2:01 PM · No Comments

Wale, Schläger und sogar betende Mantises verwenden Ultraschall als sensorisches Lenksystem - und jetzt hat eine neue Studie gefunden, dass Ultraschall Gehirnaktivität modulieren kann, um Sinneswahrnehmung in den Menschen zu erhöhen.

Virginia-Technologie Carilions-Forschungsinstitutwissenschaftler haben gezeigt, dass der Ultraschall, der auf eine spezifische Region des Gehirns verwiesen wird, Leistung in der Diskrimination aufladen kann. Die Studie, online veröffentlicht Am 12. Januar in der Natur-Neurologie, liefert die erste Vorführung, der geringe Stärke, transcranial-fokussierter Ultraschall Aktivität des menschlichen Gehirns modulieren kann, um Vorstellung zu erhöhen.

„Ultraschall hat großes Potenzial für das Holen der beispiellosen Auflösung zur wachsenden Tendenz des Abbildens der Anschlussfähigkeit des menschlichen Gehirns,“ sagte William „Jamie“ Tyler, ein Assistenzprofessor am Virginia-Technologie Carilions-Forschungsinstitut, das die Studie führte. „So entschieden uns wir, die Effekte des Ultraschalls auf die Region des Gehirns zu betrachten, das verantwortlich ist für das Aufbereiten von sensorischen taktilinput.“

Die Wissenschaftler entbanden fokussierten Ultraschall an einen Bereich der Großhirnrinde, die die sensorischen Informationen aufbereitet, die von der Hand erhalten werden. Um den mittleren Nerv anzuregen - einen bedeutenden Nerv der hinunter die Waffe und das einzige ausgeführt wird das durch den Carpaltunnel passiert - sie legten eine kleine Elektrode auf das Handgelenk von menschlichen Freiwilligen und zeichneten ihre Gehirnantworten unter Verwendung der Elektroenzephalographie oder EEG auf. Dann kurz vor der Stimulierung des Nervs, fingen sie an, Ultraschall an die gerichtete Gehirnregion zu entbinden.

Die Wissenschaftler fanden, dass der Ultraschall das EEG-Signal verringerte und schwächten die Gehirnströme, die für die Verschlüsselung von Taststimulierung verantwortlich sind.

Die Wissenschaftler führten dann zwei klassische neurologische Prüfungen durch: die Zweipunkt Unterscheidungsprüfung, die die Fähigkeit einer Person misst zu unterscheiden, ob zwei nahe gelegene Nachrichten, welche die Haut berühren, wirklich zwei eindeutige Punkte sind, eher als einer; und die Frequenzunterscheidungsaufgabe, eine Prüfung, die Empfindlichkeit zur Frequenz einer Kette der Lufthauche misst.

Was die Wissenschaftler fanden, war unerwartet.

Die Personen, die Ultraschall empfangen, stellten dar, dass beträchtliche Verbesserungen in ihrer Fähigkeit, Kontaktstifte in genaueren Abständen zu unterscheiden und kleine Frequenzunterschiede zwischen aufeinander folgender Luft zu unterscheiden luftstößt.

„Unsere Beobachtungen überraschten uns,“ sagte Tyler. „Selbst wenn die Gehirnströme, die mit der Taststimulierung verbunden sind, geschwächt hatten, die Leute besser wirklich erhalten am Entdecken von Unterschieden bezüglich der Empfindungen.“

Warum würde Unterdrückung von Gehirnantworten zur sensorischen Stimulierung Vorstellung erhöhen? Tyler spekuliert, dass der Ultraschall einen wichtigen neurologischen Ausgleich beeinflußte.

„Es scheint paradox, aber wir vermuten, dass die bestimmte Ultraschallwellenform, die wir in der Studie verwendeten, den Ausgleich der synaptischen Hemmung ändert und Erregung zwischen benachbarten Neuronen innerhalb der Großhirnrinde,“ sagte Tyler. „Wir glauben, dass fokussierter Ultraschall den Ausgleich der laufenden Erregung und der Hemmung änderte, die Sinnesreize in der anvisierten Gehirnregion aufbereitet und dass diese Schicht verhinderte die räumliche Verbreitung von Erregung in Erwiderung auf Auslöseimpulse mit dem Ergebnis einer Funktionsverbesserung in der Vorstellung.“

Um zu verstehen wie gut sie den Effekt festlegen konnten, verschob das Forschungsteam den akustischen Träger ein Zentimeter in jeder Richtung der ursprünglichen Sites der Gehirnstimulierung - und der Effekt verschwand.

„Dieses Mittelwerte können wir Ultraschall verwenden, um einen Bereich des Gehirns anzuvisieren, das so klein ist, wie die Größe von einem M&M,“ sagte Tyler. „Dieses, das findet, stellt eine neue Methode von von Aktivität des menschlichen Gehirns nichtinvasiv modulieren mit einer besseren Ortsauflösung als zur Zeit verfügbares alles.“ dar

Basiert auf den Ergebnissen der aktuellen Studie und des früheren, schlossen die Forscher, dass Ultraschall eine größere Ortsauflösung als hat, zwei andere führende nichtinvasive Gehirnstimulierungstechnologien - transcranial magnetische Stimulierung, die Magneten verwendet, um das Gehirn zu aktivieren, und transcranial Gleichstromstimulierung, die den schwachen elektrischen Strom verwendet, der direkt an das Gehirn durch die Elektroden entbunden wird, die auf den Kopf gelegt werden.

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