Ultrasounden kan modulera hjärnaktivitet för att göra hög sensorisk föreställning hos människor

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

Val, slagträn och även att be mantises använder ultrasound som ett sensoriskt vägledningssystem - och nu har en ny studie funnit att ultrasounden kan modulera hjärnaktivitet för att göra hög sensorisk föreställning hos människor.

Forskare för det Virginia TechCarilion Forskningsinstitut har visat att ultrasounden som riktas till en specifik region av hjärnan kan öka kapacitet i sensorisk diskriminering. Studien som publiceras on-line Jan. 12 i NaturNeuroscience, ger den första demonstrationen som låg-styrka, denfokuserade ultrasounden kan modulera människahjärnaktivitet för att förhöja föreställning.

”Har Ultrasounden utmärkt potentiellt för att komma med aldrig tidigare skådad upplösning till den växande trenden av att kartlägga människahjärnans connectivity,”, sade William ”Jamie” Tyler, en assistentprofessor på det Virginia TechCarilion Forskningsinstitut, som ledde studien. ”Så avgjorde vi att se verkställer av ultrasound på regionen av hjärnansvariga för att bearbeta tactile sensoriskt matar in.”,

Forskarna levererade fokuserad ultrasound till ett område av den cerebrala cortexen som bearbetar sensorisk information som mottas från räcka. Att stimulera den median- nerven - en ha som huvudämnenerv som körningar besegrar beväpna och den enda, som passerar till och med carpaltunnelen - de förlade en liten elektrod på wristen av människavolontärer och antecknade deras hjärnsvar genom att använda electroencephalography eller EEG. Därefter precis, innan de stimulerade nerven, började de att leverera ultrasound till den riktade hjärnregionen.

Forskarna grundar, att ultrasounden båda minskade EEGEN signalerar och försvagade hjärnan vinkar ansvariga för kodning av tactile stimulans.

Forskarna administrerade därefter två som den neurological klassikern testar: denpeka diskrimineringen testar, som mäter ett ämnes kapacitet att skilja huruvida närliggande två anmärker röra flå är riktigt distinkt två pekar, ganska än en; och frekvensdiskrimineringuppgiften, en testa, som mäter känslighet till frekvensen av en kedja av, luftar puffs.

Vad forskarna grundar, var oväntad.

Betvingar häleriultrasound visade att viktiga förbättringar i deras kapacitet att skilja ben på mer nära distanserar och att diskriminera lilla frekvensskillnader mellan på varandra följande lufta puffs.

”Förvånade Våra observationer oss,”, sade Tyler. ”Även om hjärnan vinkar tillhörande med den tactile stimulansen hade försvagat, folk som fås som faktiskt är bättre på att avkänna skillnader i förnimmelser.”,

Varför görar hög skulle dämpning av hjärnsvar till den sensoriska stimulansen föreställning? Tyler spekulerar att ultrasounden påverkade ett viktigt neurological balanserar.

”Verkar Den paradoxal, men vi misstänker att den särskilda ultrasoundwaveformen som vi använde i studien förändrar balansera av synaptic hämning och magnetiseringen mellan neighboring neurons inom den cerebrala cortexen,”, sade Tyler. ”Tror Vi fokuserad ultrasound ändrade balansera av den pågående magnetiseringen, och hämning som bearbetar sensoriska stimuli i den uppsätta som mål hjärnregionen och det denna förskjutning, förhindrade den rumsliga spridningen av magnetiseringen som svar på stimuli resultera i en funktionell förbättring i föreställning.”,

Att förstå, hur väl de kunde precisera verkställa, strålar det rörda forskninglaget det akustiskt ett cm i antingen riktning av den original- platsen av hjärnstimulansen - och verkställa försvann.

”Det hjälpmedel kan vi använda ultrasound för att uppsätta som mål ett område av den så små hjärnan, som storleksanpassa av en M&M,”, sade Tyler. ”Föreställer Detta som finner, ett nytt långt av modulerande noninvasively människahjärnaktivitet med en bättre rumslig upplösning än något som för närvarande är tillgänglig.”,

Baserat på rönet av strömstudien och tidigare, avslutade forskarna, att ultrasounden har en mer stor rumslig upplösning än, två andra ledande noninvasive hjärnstimulansteknologier - den transcranial magnetiska stimulansen, som använder magneter för att aktivera hjärnan, och transcranial rikta strömstimulansen, som använder svaga elektriska strömmar som levereras direkt till hjärnan till och med elektroder som förläggas på huvudet.

”Nå en bättre överenskommelse av, hur den pulserade ultrasounden påverkar balansera av synaptic hämning och magnetiseringen i riktade hjärnregioner - såväl som, hur den påverkan aktiviteten av lokalen går runt kontra, lång-spänna anslutningar - ska hjälper oss att göra mer att precisera kartlägger av det rikt interconnected synaptic går runt i människahjärnan,”, sade Wynn Legon, varar upphovsman till studien först och en postdoctoral forskare på det Virginia TechCarilion Forskningsinstitut. ”Hoppas Vi för att fortsätta för att fördjupa kapaciteterna av ultrasounden för tweaking noninvasively av hjärnan går runt för att hjälpa oss att förstå hur människahjärnarbetena.”,

”Är arbetet av Jamie Tyler och hans kollegor på förgrunden av den kommande tsunamien av framkallning av ny kassaskåp, yet den effektiva noninvasive vägen att modulera flödet av information i cell- går runt inom den bosatt människahjärnan,”, sade Michael Friedlander, verkställande direktör av det Virginia TechCarilion Forskningsinstitut och en neuroscientist som specialiserar i hjärnplasticity. ”Att närma sig Detta ger teknologin, och motståndskraftigt principiellt för preciserar aktivering av neural går runt för en spänna av viktigt bruk, inklusive potentiella behandlingar för neurodegenerative oordningar, psykiatriska sjukdomar och beteende- oordningar. Dessutom beväpnar den den neuroscientific gemenskapen med ett kraftigt nytt bearbetar för att undersöka fungera av den sunda människahjärnan, portionen som vi förstår kognition, beslutsfattandet och tanken. Denna är precis typen av genombrottet som kallas för att i PresidentObamas Insats för HJÄRNA ska möjliggöra dramatiskt nytt, att närma sig för undersökning av den funktionella strömkretsen av den bosatt människahjärnan och för behandling Alzheimers av sjukdom och av andra oordningar.”,

Ett lag av forskare för Virginia TechCarilion Forskningsinstitut - inklusive Tomokazu Sato, Alexander Opitz, Aaron Barbour och Amanda Williams, tillsammans med den Virginia Techdoktoranden Jerel Mueller av Raleigh, N.C. - sammanfogade Tyler och Legon, i att föra forskningen.

Förutom hans placera på institutet, är Tyler en assistentprofessor av biomedicalen som iscensätter, och vetenskaper på Universitetar för det Virginia Tech-Vaket Skogen Skolar av Biomedicalatt Iscensätta och Vetenskaper. I 2012 delade han en Teknologisk InnovationUtmärkelse från den McKnight Begåvningen för att Neuroscience ska fungera på framkallande ultrasound som ett noninvasive bearbetar för modulerande hjärnaktivitet.

”I neuroscience, är det lätt att avbryta saker,”, sade Tyler. ”Kan Vi distrahera dig, gör dig känselförnimmelse numb, lurar dig med optiska illusioner. Det är lätt att göra saker värre, men det är hårt att göra dem förbättrar. Dessa rön gör oss att tro oss är på den högra banan.”,

Källa: Virginia Tech

Read in | English | Español | Français | Deutsch | Português | Italiano | 日本語 | 한국어 | 简体中文 | 繁體中文 | Nederlands | Русский | Svenska | Polski