2024 年 5 月 29 日，加州理工学院研究团队在《Science Translational Medicine》（IF=17.1）上发表封面文章 "Functional Cerebral Neurovascular Mapping During Focused Ultrasound Peripheral Neuromodulation of Neuropathic Pain" 通过声学透明颅窗对人脑活动进行功能超声成像。
人脑活动的可视化对于了解正常和异常的大脑功能至关重要。目前可用的神经活动记录方法侵入性强、灵敏度低，而且无法在手术室外进行。功能超声成像（fUSI）是一种新兴技术，可提供灵敏、大规模、高分辨率的神经成像；然而，fUSI 无法通过成人头骨进行。本研究使用一种聚合物头骨替代材料创建了一个与 fUSI 兼容的声窗，以监测单个个体的成人大脑活动。首先，利用体外脑血管模型模拟脑血管和体内啮齿动物颅骨缺损模型，评估了通过不同厚度的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）颅骨植入物或钛网植入物的 fUSI 信号强度和信噪比。研究发现，使用专用的 fUSI 脉冲序列，可以通过 PMMA 植入体高灵敏度地记录大鼠大脑神经活动。随后，为一名脑外伤后接受颅骨重建手术的成年患者设计了一种定制的超声透明颅窗植入物。证明了 fUSI 可以在手术室外记录清醒者的大脑活动。在视频游戏 "连点 "任务中，展示了任务调制皮层活动的映射和解码。在吉他弹奏任务中，绘制了其他特定任务的皮层反应。本研究的原理验证研究表明，fUSI 可以作为一种高分辨率（200 μm）功能成像模式，通过声学透明颅窗测量成年人的大脑活动。
定制的颅骨声窗实现无创 fUSI
聚合物颅骨替代材料可在血流模型和大鼠体内实现 fUSI
PMMA 颅骨窗口可在视频游戏任务中进行无创 fUSI 成像和解码
PMMA 颅骨植入物可在吉他弹奏过程中利用 fUSI 检测大脑活动
DOI: 10.1126/scitranslmed.adj3143
