聚焦超声调控癫痫大鼠模型全脑功能连接网络：靶向丘脑前核抑制癫痫样活动的机制研究

本研究针对药物难治性癫痫（DRE）的治疗难题，通过靶向丘脑前核（ANT）的聚焦超声（FUS）干预，结合EEG-fMRI多模态技术，首次揭示了FUS通过抑制丘脑-海马环路（Thal-Hipp）45.1%的功能连接，实现36%癫痫样放电减少的神经调控机制。研究为无创神经调控技术提供了关键网络水平证据，发表于《Scientific Reports》。

　　

癫痫作为一种全球影响超5000万人的神经系统疾病，约三分之一患者对抗癫痫药物无反应，成为药物难治性癫痫（DRE）。现有深部脑刺激（DBS）等侵入性治疗存在风险，而非侵入性电磁调控技术又难以精准靶向深部脑区。聚焦超声（FUS）因其穿透性强、定位精准的特性，成为潜在突破点，但其抗癫痫机制尤其是对全脑网络的影响尚不明确。

台湾国立大学的研究团队在《Scientific Reports》发表创新性研究，通过戊四氮（PTZ）诱导的大鼠癫痫模型，首次将FUS靶向癫痫传播关键枢纽——丘脑前核（ANT），结合多模态监测技术，揭示了FUS通过重塑全脑功能网络实现癫痫抑制的新机制。研究采用0.25机械指数（MI）、空间峰值时间平均强度（I_SPTA）=0.3 W/cm²的爆发式FUS，以30秒开/90秒关（低剂量）和90秒开/30秒关（高剂量）模式干预ANT，同步采集海马区脑电图（EEG）和静息态功能磁共振（rs-fMRI）数据。

关键技术方法

1. 建立PTZ诱导的急性全身性癫痫大鼠模型（n=28），优化70 mg/kg给药剂量

2. 设计MR兼容电极植入海马CA1区，ANT靶向FUS干预系统

3. 采用7T MRI采集36个脑区功能连接矩阵（36×36）

4. 通过c-Fos免疫组化验证神经元活动变化

FUS modulates pentylenetetrazol (PTZ)-induced epileptiform activity

EEG显示FUS干预后海马区棘波活动显著降低29-42%，尤其对0.5-8Hz低频段抑制更显著。BOLD信号在丘脑和海马区从PTZ诱导的1.25±0.2 a.u.降至1.03±0.11 a.u.，与癫痫活动减弱同步。

Longitudinal EEG and functional connectivity assessment

功能连接分析揭示关键发现：PTZ注射后全脑平均相关系数（C.C.）从0.23骤增至0.57，而FUS干预使丘脑-海马环路连接强度下降45.1%（从0.58±0.17降至0.25±0.05），这种特异性调控持续至观察期结束。

fMRI analysis evaluates FUS-induced functional connectivity changes

将36个脑区简化为8个癫痫相关网络后，发现FUS对默认模式网络（Cing-RSC）等通路影响较小，而对Papez环路（Thal-Hipp）表现出选择性调控，证实ANT靶向的精准性。

Histological analysis reveals neuronal activation patterns

c-Fos染色显示：PTZ组丘脑和海马区信号强度达5.59±2.76，经FUS干预后降至0.16±0.04（p<0.05），而初级视觉皮层（Thal-V1）信号保持2.84±0.45，再现在体功能连接结果。

这项研究首次建立FUS干预强度-网络响应-癫痫抑制的量化关系，证实ANT靶向FUS通过选择性抑制丘脑-海马环路过度连接发挥抗癫痫作用。其创新性体现在：

1. 揭示FUS对癫痫网络的特异性调控而非全局抑制

2. 提出0.25 MI结合间歇性照射的安全参数窗口

3. 为临床转化提供功能连接作为疗效预测标志物

研究局限性包括麻醉状态对网络连接的影响，以及棘波活动与临床发作的差异。未来研究可探索多疗程FUS的累积效应，并拓展至其他癫痫模型。该成果为无创精准治疗DRE提供新范式，被Fisher等学者评价为"神经调控领域的重要方法论突破"。