经颅聚焦超声能够提升人类目标自主运动信号的辨别能力

《IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering》：Transcranial focused ultrasound enhances the discriminative power of targeted voluntary motor signals in humans

　　

摘要：

经颅聚焦超声是一种具有高空间定位精度和能深入大脑的新兴神经调节技术，但它对与脑机接口相关的上肢自主运动信号的影响目前尚不清楚。在本研究中，我们探讨了针对运动皮层施加经颅聚焦超声是否能够增强与运动相关的皮层电位，并提高手部抓握信号的区分度。18名健康参与者在三种不同条件下进行视觉提示下的左手和右手抓握动作，同时记录脑电图和肌电图数据：针对左侧运动皮层的经颅聚焦超声处理、针对右侧前额叶皮层的经颅聚焦超声处理，以及无处理的基准条件。超声脉冲序列根据运动提示的时间同步发出，其脉冲重复频率分别为30赫兹和3000赫兹，占空比分别为30%和60%。与空间假处理和无处理条件相比，针对左侧运动皮层的经颅聚焦超声处理显著提升了脑机接口分类所需的MRCP幅度及信号区分度。而所研究的脉冲重复频率和占空比并未改变MRCP的放大程度或脑机接口的分类准确性。这些研究结果表明，经颅聚焦超声能够选择性地增强自主运动皮层信号，从而提升基于运动脑电图的脑机接口性能。