单脉冲聚焦超声刺激引发的神经电活动时空特征：海马脑片离体研究
摘要：通过生成、传输和整合神经信号，大脑运行。大多数神经系统疾病与这些过程的干扰有关。聚焦超声神经刺激（FUS）是一种有潜力与其他临床常用技术竞争的技术，用于研究大脑功能和治疗许多神经系统疾病。本研究的目的是表征由聚焦超声（FUS）短脉冲直接刺激的因果电生理信号在体小鼠海马脑片中的时空特征。通过微电极阵列（MEA）研究单个神经元和神经网络尺度上的细胞外神经元活动的时空动态。因此，MEA为表征FUS暴露引发的电活动（生成、调节和传递）提供了一个优秀的平台。在本研究中，设计了一种新型混合FUS / MEA平台，用于描述单个1.78MHz FUS脉冲在体小鼠海马脑片中引发的因果反应的时空特性。我们的结果表明，FUS脉冲可以产生局部场电位（LFPs），这些电位由同步的神经元突触后电位维持并重现网络活动。通过FUS刺激导致的LFPs被发现可以针对连续的FUS脉冲重复，尽管振幅（50-600μV）、持续时间（20-200毫秒）和响应延迟（10-60毫秒）存在一定范围的变化。此外，LFPs在海马脑片中单个FUS脉冲后传播，从而证明FUS可能能够刺激海马体内的不同神经结构。目前关于超声神经刺激的当前知识描述了由重复超声脉冲列产生的神经活动。本研究详细描述了单脉冲FUS神经刺激产生的因果神经反应，并说明了这种神经活动沿着海马体主要神经通路的分布和传播特性的重要性。
作者：Ivan Suarez-Castellanos (LabTAU), Elena Dossi (CIRB), Jeremy Vion-Bailly (LabTAU), Lea Salette (CIRB), Jean-Yves Chapelon (LabTAU), Alexandre Carpentier, Gilles Huberfeld (CIRB), William Apoutou N'Djin (LabTAU)
论文ID：2101.06935
分类：Classical Physics
分类简称：physics.class-ph
提交时间：2021-01-19