近些年，超聲神經(jīng)調(diào)控作為新型的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)得到廣泛關(guān)注，有望為神經(jīng)精神疾病的干預(yù)治療提供新的臨床解決方案。鄭海榮團(tuán)隊(duì)針對(duì)神經(jīng)元、秀麗隱桿線蟲、嚙齒動(dòng)物、非靈長類動(dòng)物的超聲調(diào)控內(nèi)在機(jī)制及干預(yù)治療開展了全面的研究并研制多種跨尺度超聲神經(jīng)調(diào)控儀器。

超聲神經(jīng)調(diào)控的內(nèi)在機(jī)制尚不清楚，同時(shí)由于傳統(tǒng)超聲探頭體積大，與電生理及鈣成像系統(tǒng)兼容性差，進(jìn)一步限制了超聲神經(jīng)調(diào)控機(jī)制的研究。研究人員設(shè)計(jì)利用自主研發(fā)的新型超聲神經(jīng)刺激芯片，建立了兼容離體腦片膜片鉗記錄的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并以離體海馬腦片作為研究對(duì)象。研究結(jié)果表明，在超聲作用下，海馬椎體神經(jīng)元能被超聲激活產(chǎn)生動(dòng)作電位，并隨著超聲強(qiáng)度的增加，動(dòng)作電位發(fā)放頻率相應(yīng)提高。同時(shí)，超聲刺激的機(jī)械效應(yīng)能直接增強(qiáng)神經(jīng)元鈉離子內(nèi)流，從而顯著提高神經(jīng)元興奮性。另外，超聲刺激改變了鈉通道生物動(dòng)力學(xué)特性從而提高通道開放效率。在通道激活過程中，超聲刺激顯著降低通道激活閾值；在通道失活過程中，超聲刺激顯著加快通道失活速率；在通道恢復(fù)過程中，超聲刺激顯著降低通道回復(fù)時(shí)間。

該工作的意義在于研發(fā)了新型的超聲神經(jīng)調(diào)控芯片，利用膜片鉗記錄手段系統(tǒng)地研究了超聲刺激在單一神經(jīng)元及離子通道水平的調(diào)控效應(yīng)，為超聲神經(jīng)調(diào)控機(jī)制的進(jìn)一步研究提供了新的思路和強(qiáng)有力的工具，為終服務(wù)于臨床奠定基礎(chǔ)。

上述研究工作得到國家自然科學(xué)基金委國家重大科研儀器研制項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省杰青項(xiàng)目以及深圳市學(xué)科布局等的支持