在神经科学研究蓬勃发展的当下,无创神经调控技术作为前沿方向,正凭借其独特优势引发广泛关注。传统神经调控技术虽能实现对脑区的精准干预,却因有创性限制了其在基础研究与临床场景中的广泛应用。近年来,以经颅时域干涉电刺激(tTIS)为代表的新型无创技术崭露头角,突破传统有创手段局限,具备精准靶向脑深部的潜力。该技术的无创特性,既降低了实验动物的操作风险,又高度契合实验动物福利伦理的发展趋势,为脑科学领域的神经环路研究开辟了全新路径。
2025年4月11日,中国科学院深圳先进技术研究院蔚鹏飞团队和南方科技大学刘泉影团队在Neuroscience Bulletin上发表了题为"Transcranial temporal interference stimulation precisely targets deep brain regions to regulate eye movements"的研究论文。该论文应用了前沿的无创神经调控技术——经颅 时域 干涉 电刺激 (tTIS)精准控制了深部脑区活动。本研究通过三组实验(01 组织模型、02 计算建模、03 小鼠在体),使用中科华意研发的 tTIS 系统,发现tTIS系统在深层脑区精准调控中表现优越,为无创神经调控技术在基础研究及临床转化提供新路径。
01 组织模型实验:验证tTIS电场调控效应
本研究系统评估了经颅时域干涉电刺激(tTIS)中电极尺寸、位置及电流比例等对电场分布的影响。结果显示:
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电极位置与电流比例主导调控:调整电极布局或电流比例可显著改变电场分布模式及幅度变化,证实固定电极阵列可通过参数优化实现多靶点选择性刺激;
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电极尺寸影响有限:在固定位置与电流比例条件下,电极尺寸变化(10 mm×10 mm至10 mm×50 mm)对电场空间分布无显著影响。
图源:Neuroscience Bulletin 2025
02 计算建模实验:验证tTIS电场调控效应
在计算模拟实验中,本研究构建了包含 Digimouse 有限元模型和电极配置,对比了 tTIS 与 tACS 在相同电流强度(2mA)和电极配置下的电场分布效果。结果显示:
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仅通过头骨顶部电极施加 tACS 时,电场主要汇聚于大脑浅表区域;
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tTIS 在同等条件下能够实现更精准的刺激分布。
表明与传统 tACS 相比,tTIS 在相同参数设置下可更精准的对皮层下神经活动进行精准调控。
图源:Neuroscience Bulletin 2025
03 小鼠在体实验:验证tTIS电场调控效应
在小鼠在体实验中,研究人员向头部固定小鼠的上丘(SC)植入光纤,并记录眼球运动。结果显示:
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在频率差为 1Hz 时,0.2-1.2 mA 电流强度的 tTIS 显著增强眼动幅度,仅强度超过 0.8 mA 时 Ca²⁺信号显著增加;
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1 mA 电流、2 kHz 载波频率下,1Hz、2Hz、5Hz 包络频率的 tTIS 可引发了 SC 区域的神经活动和周期性眼动。
表明眼动幅度和tTIS强度呈正相关, tTIS的包络频率可以调控神经活动和眼动行为。
图源:Neuroscience Bulletin 2025
04 总结
本研究进行了三组实验,包括01组织模型实验、02计算建模实验和03小鼠在体实验。本研究使用中科华意研发的时域干涉深部 电刺激 (tTIS)系统,结果证明了 tTIS 在深层脑区的精准调控上具有显著优势,为非侵入性神经调控技术在基础研究和临床应用中的发展提供了新思路。如果您对中科华意的无创神经调控产品感兴趣,欢迎通过公众号私信或扫描下方的微信二维码联系我们,我们将竭诚为您提供更多信息和帮助。
参考文献:
Wang M, Song S, Li D, Zhao G, Luo Y, Tian Y, Zhang J, Liu Q, Wei P. Transcranial temporal interference stimulation precisely targets deep brain regions to regulate eye movements. Neuroscience Bulletin. 2025 Apr 11. doi: 10.1007/s12264-025-01387-3