鯨魚、蝙蝠甚至螳螂，都把超聲波作為一種感覺引導系統(tǒng)。據物理學家組織網近日報道，弗吉尼亞理工大學加里蘭研究所的科學家最近一項新發(fā)現表明，將超聲波直接作用于腦部特定區(qū)域，能增強人們對觸覺的分辨能力。這也是第一次證明了低強度、經顱聚焦超聲波能調節(jié)人類腦活動，提高覺察能力。相關論文在線發(fā)表于近日出版的《自然?神經科學》上。

      “目前，繪制人腦神經連接呈增長趨勢，超聲波有望為此帶來前所未有的分辨率。”負責該研究的加里蘭研究所副教授威廉姆?杰米?泰勒說，“我們決定看看超聲波對負責處理觸覺輸入信息的腦區(qū)有哪些影響。”

      他們對處理手部感覺的腦皮層區(qū)發(fā)送了聚焦超聲波。為了刺激中間神經（沿手臂下來通過腕骨通道的一條神經），他們在志愿者手腕放了一個小電極，并用腦電圖（EEG）記錄其腦部反應。然后在刺激神經之前，瞄準相應腦區(qū)開始發(fā)送超聲波。結果發(fā)現，超聲波能降低EEG信號，削弱腦波對編碼觸覺刺激的反應。

      研究人員隨后進行了兩項傳統(tǒng)神經學測試：兩點辨別和頻率辨別。前者檢查志愿者能否區(qū)分接觸皮膚的兩個相鄰物體是在不同的兩個點；后者檢測他對一串氣流頻率的敏感性。實驗顯示，在辨別靠近物體、連續(xù)氣流頻率的微小差異方面，接受超聲波的志愿者的覺察能力明顯提高。當研究小組將超聲波束從原來位置移動了一厘米時，這種影響消失了。

      泰勒說：“觀察結果讓我們驚訝！雖然與觸覺刺激相關的腦波被削弱，但人們在覺知感覺差異方面確實做得更好。”為什么遏制大腦對感覺刺激的反應卻提高了覺知能力？這似乎很矛盾。泰勒推測，是超聲波影響了重要的神經平衡。“我們認為，聚焦超聲波在它瞄準的腦區(qū)部位，改變了處理感覺刺激時興奮與抑制的平衡，這種改變阻止了刺激興奮的擴展，使得覺知功能增強。”

      泰勒說：“這意味著我們能利用超聲波瞄準一毫米大小的腦區(qū)。這一發(fā)現也帶來了一種調節(jié)人腦活動的非入侵式新方法，而且空間分辨率超過現有任何方法。”基于本研究和較早的一項研究結果，研究人員認為，超聲波比目前的經顱磁刺激和經顱直流電刺激的空間分辨率更高。

      論文第一作者、加里蘭研究所博士后學者韋恩?萊根說：“進一步理解超聲波脈沖怎樣影響突觸抑制與興奮的平衡，怎樣影響局部腦回路對長程連接的活動，這對我們更精確繪制人腦中大量的互聯突觸回路很有幫助。”

     “在開發(fā)新的安全有效的非入侵方法、調節(jié)人腦細胞回路中信息流方面，杰米?泰勒與其同事的研究處在前列。”加里蘭研究所執(zhí)行董事、專門研究大腦可塑性的神經科學家邁克爾?弗里德蘭德說，這種方法為精確掌握神經回路活動提供了技術和理論證明，有助于開發(fā)神經退行性紊亂病癥的潛在療法，也為探索正常人腦功能，理解認知、決策與思維帶來了強有力的新工具。

      泰勒說：“在神經科學中，要擾亂一些事很容易。我們能分散你的注意，讓你感到麻木，產生視覺錯覺。讓事情變糟很容易，但要讓事情變好卻很難。這一發(fā)現讓我們確信，我們的道路是正確的。”