超声神经调控的体外模型构建挑战：基于海马局部场电位测量的经验与启示

【编辑推荐】来自国际团队的研究人员为破解超声神经调控机制，通过海马体外模型（1 MHz/100-600 kPa）测量局部场电位（LFP），探索超声对锐波涟漪（SWRs）和θ振荡的影响。尽管在尼古丁受体通道疏水门控假说下测试了5 μM尼古丁协同效应，实验未检测到神经活动显著改变，为优化体外模型提供了关键负性数据。

　　

超声神经调控（ultrasound neuromodulation）作为非侵入性脑功能干预的新兴工具，其体外模型构建面临重大挑战。研究团队采用大鼠海马切片锐波涟漪（sharp wave ripples, SWRs）和小鼠完整海马θ振荡（theta oscillations）两种体外模型，通过局部场电位（local field potential, LFP）监测技术，系统评估了1 MHz频率、100-600 kPa声压的超声刺激效应。

实验设计包含短脉冲刺激（间隔小于SWRs事件平均周期）和2秒持续刺激方案。有趣的是，无论针对SWRs的振幅/频率参数，还是θ节律特征，超声均未显现可检测的调控作用。研究者提出两大假说：脑切片缺乏完整突触连接或组织体积过小可能限制效应，而疏水门控（hydrophobic gating）机制假说认为超声可能通过离子通道（如烟碱型受体通道nicotinic receptor channels）孔隙的微尺度相变发挥作用。为此，团队在5 μM尼古丁（nicotine）存在条件下重复实验，但依然未见显著变化。

这项研究虽未获得阳性结果，却为超声神经调控体外模型的标准化提供了重要参考——提示现有技术可能低估了体内微环境的复杂性，或需开发更接近生理状态的实验体系。关于疏水门控机制的猜想，也为后续靶向离子通道结构的超声参数设计埋下伏笔。