日前，中國科學院深圳先進技術研究院在跨尺度超聲神經調控儀器研制方面取得新進展。相關研究成果以A Portable Ultrasound System for Non-Invasive Ultrasonic Neuro-Stimulation為題，發表在神經工程專業期刊IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering （DOI：10.1109/TNSRE.2017.2765001）上。2017年11月9日《自然》雜志在“未來用于大腦的超聲技術”綜述文章中引用報道了這一由鄭海榮團隊研制的超聲神經調控儀器，并稱之為神經科學和腦疾病研究帶來了新武器（Nature, vol. 551, pp. 257-9）。

　　發展無創精準的新型神經調控技術一直是神經科學和腦疾病領域的迫切需求。超聲波作為一種機械波，其力學效應控制神經元電活動新機制的發現，使無創地開展神經刺激成為可能。最新發現超聲瞬態刺激在分子、細胞、動物和人腦水平的神經調控科學證據，證實了超聲可以控制神經元的活動。超聲還可以通過不同的強度、頻率、脈沖重復頻率、脈沖寬度、持續時間等參數，使刺激部位的中樞神經產生興奮或抑制效應，從而使神經功能產生雙向調節的可逆性變化。這些超聲神經調控技術研究成果證實，超聲對神經環路的調控機制和腦疾病的發病機理等基礎科學問題的研究具有重要潛力，超聲作為一種新型無創的神經刺激與調控技術，在腦科學研究和腦疾病干預方面展示出光明前景。

　　深圳先進院超聲技術團隊針對跨尺度超聲神經刺激所需要的各種需求，設計開發了神經刺激的專用超聲輻射力發射探頭及電子設備。超聲物理參數包括超聲輻射力大小、作用方式、頻率、脈沖重復頻率、強度和脈沖持續時間等都可以自由調整。同時，該儀器也設置了輸出輸入同步功能，可以和其他神經電生理設備同步工作以完成神經刺激和信號采集的同步獲取。該新型超聲神經刺激儀已經初步實現了小動物腦神經調控以及非人靈長類大動物的神經環路調控。

　　此外，項目組同步開發了跨尺度、動態多焦點的超聲神經調控裝置，涵蓋了細胞、小動物、靈長類大動物研究的多個儀器，并已經成功開發了2048通道的磁共振兼容超聲神經調控系統，為多點動態深腦刺激研究提供了儀器基礎。目前，微/小動物神經調控設備已經成功應用到了包括浙江大學、清華大學、上海交通大學、香港理工大學、美國南加州大學、中科院昆明動物研究所、上海生命科學研究院神經科學研究所和心理研究所等十多個國內外神經生物學與腦科學實驗室，在超聲神經調控及聲感基因（聲遺傳）等關鍵技術研究中發揮關鍵作用。

　　上述研究工作得到國家自然科學基金委國家重大科研儀器研制項目支持。

(a-b)微尺度超聲神經刺激芯片；(c)便攜式單通道小動物超聲神經刺激儀

千通道級別多點動態超聲神經調控換能器及系統