2026年9月4日，av解说 孙俊峰教授团队在神经调控领域期刊 Brain Stimulation 在线发表题为 “Parameter-dependent effects of transcranial ultrasound stimulation on corticospinal excitability and inhibitory control” 的研究论文。该研究系统比较了不同经颅超声刺激（Transcranial Ultrasound Stimulation, TUS）参数方案对人体运动皮层兴奋性和抑制控制功能的影响，发现TUS能够产生显著的参数依赖性双向神经调控效应，并进一步揭示了皮质脊髓兴奋性、任务相关脑电活动与行为效应之间的差异，为经颅超声精准神经调控的参数优化和多模态评价提供了新的实验依据。
经颅超声刺激是一种新兴的非侵入性神经调控技术，具有较高空间分辨率和调控深部脑区的潜力，在脑功能研究和脑疾病干预中受到广泛关注。然而，TUS的神经调控效应受到刺激强度、基础频率、脉冲重复频率、占空比以及刺激时序等多种参数影响，不同研究报道的皮层兴奋性变化存在较大差异，部分刺激方案在独立实验室中也尚未得到一致重复。如何建立具有稳定效应的刺激参数，并明确神经生理变化与行为功能之间的关系，是推动TUS进一步发展的关键问题。
针对上述问题，研究团队采用受试者内、双盲、平衡交叉实验设计，共招募26名健康受试者，其中24名完成全部五次实验。每名受试者接受四种主动TUS方案和一种假刺激，不同实验间隔至少一周。四种主动刺激方案分别为重复经颅超声刺激（rTUS）、theta-burst TUS（tbTUS）、连续theta-burst超声刺激（cTBUS）和间歇theta-burst超声刺激（iTBUS）。研究利用团队自主研发的经颅超声刺激系统对左侧初级运动皮层进行刺激，并通过经颅磁刺激诱发的运动诱发电位（MEP）评价皮质脊髓兴奋性，同时结合停止信号任务（Stop-signal task, SST）和同步脑电（EEG）记录，从神经生理、脑电和行为多个层面对不同TUS方案的调控效应进行系统评估。
图1 受试者内双盲实验设计及四种经颅超声刺激方案示意图
研究结果显示，不同TUS参数能够对皮质脊髓兴奋性产生方向不同且持续的调控作用。与假刺激相比，rTUS、tbTUS和iTBUS均显著提高MEP幅度，在刺激后即刻、20分钟和40分钟的增幅约为51.9%—73.7%；相反，cTBUS显著降低MEP幅度，三个时间点的降幅约为31.4%—34.6%，且调控效应均持续至刺激后40分钟。尤其值得关注的是，来源于动物研究的iTBUS和cTBUS方案在人体中分别表现出兴奋性和抑制性的MEP效应，其变化方向与TMS中iTBS和cTBS常见的生理效应一致，为theta-burst模式超声刺激产生双向人体神经调控效应提供了初步证据。研究同时指出，这种生理效应方向上的相似性并不意味着TUS与TMS具有相同的细胞作用机制或生理机制。
图2 不同TUS刺激方案对皮质脊髓兴奋性的双向调控效应
进一步的行为和脑电分析发现，皮质脊髓兴奋性的增强并不必然转化为行为功能的改善。尽管rTUS、tbTUS和iTBUS均产生了幅度相近的MEP促进效应，但在经过多重比较校正后，仅tbTUS相较假刺激表现出显著更大的刺激前后SSRT下降，其active-vs-sham差异为15.5%。与此同时，cTBUS虽然显著降低皮质脊髓兴奋性，但其SSRT变化与假刺激相比并无显著差异。上述结果说明，相似的运动皮层兴奋性变化可能对应不同的行为学结果。
同步EEG分析进一步显示，cTBUS刺激后停止任务相关的额中央区Stop-P3幅度相较假刺激显著下降，而其他刺激方案未出现显著的群体水平Stop-P3变化。值得注意的是，tbTUS同时引起MEP增强和SSRT改善，却未引起Stop-P3显著变化；cTBUS则同时降低MEP和Stop-P3幅度，但没有引起显著的SSRT改变。相关分析也未发现Stop-P3变化与SSRT或MEP变化之间稳定的相关关系。这些结果提示，皮质脊髓兴奋性、任务相关脑电指标和行为表现可能反映神经调控作用的不同维度，单一神经生理指标难以完整预测TUS的功能性效果。
该研究通过受试者内设计系统比较多种代表性TUS参数方案，进一步验证了经颅超声刺激对人体运动皮层兴奋性的参数依赖性，并获得了cTBUS和iTBUS产生方向相反MEP效应的初步人体证据。同时，研究揭示了神经生理指标与行为效应之间并非简单的一一对应关系，表明未来TUS参数优化和疗效评价不能仅依赖MEP等单一指标，而需要结合具体脑功能和干预目标，构建任务特异性的多模态评价体系，为提升TUS神经调控的精准性、可重复性以及未来临床转化提供依据。
av解说 博士生秦雪薇为论文第一作者，孙俊峰教授和胡强主任为共同通讯作者。研究由av解说 、芜湖市第四人民医院、镇江市精神卫生中心以及av解说 医学院附属上海市精神卫生中心等单位合作完成。孙俊峰教授现为av解说 教授、博士生导师，主要研究方向为超声神经调控/脑机接口技术及应用。
该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、“科技创新2030—脑科学与类脑研究”重大项目、中央高校基本科研业务费专项资金等项目支持。
论文信息：
Xuewei Qin, Liyuan Ren, Xiong Jiao, Shanbao Tong, Qiang Hu, Junfeng Sun. Parameter-dependent effects of transcranial ultrasound stimulation on corticospinal excitability and inhibitory control. Brain Stimulation, 2026, Article 103199. DOI: 10.1016/j.brs.2026.103199.
原文链接：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1935861X26001762
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