一、经颅超声在神经调控方面的应用进展
依据超声波强度大小可分为高强度超声及低强度超声。高强度聚焦超声（high-intensity focused ultrasound，HIFU）峰值功率常超过1 000 W/cm2，而不利用超声温热效应的低强度超声强度范围为30~500 mW/cm2[5]。
低强度聚焦超声(low-intensity focused ultrasound pulsations，LIFUP)利用能量低于HIFU近万倍的超声力学效应，实现对神经元和神经环路的刺激和调控。不同参数超声可对特定脑区产生兴奋或抑制作用[8]。多项研究证实，低强度超声可改变离体动物海马组织及活体动物海马细胞电活动[9,10]；可引起活体兔实时功能磁共振成像血氧水平依赖信号的兴奋或抑制
[11]；LIFUP作用于动物下丘脑，可产生与深部脑刺激相似的血压及心率变化[12]。
二、经颅LIFUP治疗抑郁症的可能机制
1．通过改变神经元电活动发挥神经调控作用：
LIFUP控制神经元电活动的生物基础为机械敏感离子通道（mechanosensitive channel），超声波机械作用使离子通道响应机械力刺激被激活引起钙等离子流通改变细胞膜电位[14]。还有研究显示，LIFUP通过机械力作用引起电压门控钠通道及电压门控钙通道的变化[5]。
2．增加海马组织中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)水平：
3．刺激海马神经细胞再生：
抑郁症发病机制与海马体积缩小[16]、海马神经细胞再生下降[17]有关。研究显示LIFUP可促进成年小鼠海马齿状回细胞增殖及新生细胞生成[18]；其可能的机制是超声可引起血管舒张[19]，加强血液和淋巴循环，改善组织营养；其机械振动引起组织细胞内物质运动，产生微细按摩作用；可刺激细胞半透膜的弥散过程，引起扩散速度和膜渗透性改变[20]。
4．影响神经元微管功能发挥调控作用：
微管在神经细胞内发挥重要作用，参与胞质内的物质转运活动及突触功能的调节，被认为与信息加工处理、记忆、意识有关。超声可能通过影响神经元细胞膜状态[21]，使微管产生共振[22]从而影响其功能，对神经元胞体及突触产生影响。
美国科学家利用基因工程技术将对超声敏感的离子通道蛋白基因转入大脑神经细胞，体外给予相应频率的超声波刺激可打开这种离子通道，激活神经元放电。不同的通道蛋白对不同频率超声波敏感。通过这种方法可以开放特定离子通道激活特定神经细胞，有很高的精确度。超声的损伤比较轻微，对刺激神经元放电有很大优势。研究团队还计划将微气泡注入到血液中，以使超声波可以无创到达包括大脑在内的任何人体组织，以实现对组织特异性的调控和刺激 [23]。当然，在这种技术真正应用于人类之前，还需验证超声敏感通道在目标细胞中的安全性。
6．经颅聚焦超声联合微泡载药技术：
经颅聚焦超声能暂时性干扰血脑屏障以利于靶向药物到达脑内[24]。联合微泡载药技术可暂时性提高血脑屏障通透性[25]，利于BDNF等通过血脑屏障到达脑组织改善抑郁症状。
三、经颅LIFUP在脑网络成像技术中的应用
超声作为一种机械波，在研究中可用MRI进行高精度定位及检测，如利用血氧水平依赖功能MRI观察到超声改变的深部脑核团或皮质脑功能区活动强度 [11]、利用扩散张量磁共振成像可以观察脑白质纤维联系[26]。利用电信号记录检测到经颅聚焦超声刺激皮质回路改变人脑电活动[27]。超声波结合神经功能影像学及脑电活动记录为精确掌握神经网络活动提供了技术和理论证明，也为探索正常人脑功能提供了新工具。
四、实现经颅LIFUP治疗的困难及展望
目前，多国科研人员正致力于超声在神经调控方面的研究，已有一些成果陆续发表，如超声刺激额颞皮质可显著改善患者精神状态及疼痛[22]、超声预刺激可减轻脑缺血损害[28]。但要真正实现无创经颅超声刺激仍有一些尚未攻克的难题，颅骨为多层、充液和多孔非均匀性的复杂结构，会使聚焦超声穿过颅骨后发生显著相位畸变和能量衰减，超声焦域出现形状扭曲和位置偏移。现有的技术条件下LIFUP可否像HIFU一样穿过人类颅骨对特定脑组织产生影响仍无定论
[12]。许多科学家正致力于攻克这一难题，为了获取足够优化高效的超声辐射力，让超声穿透大脑颅骨进入到深部脑核团，Shen等[29]正在研制一种新型介质，通过这种介质可使声波通过颅骨正常传导，且能量损耗大大降低，但其正式问世还需很长时间。另外，利用面阵列大规模阵元超声辐射力发生器产生聚焦辐射力，并利用时间反演技术将其跨颅骨投送到大脑深部区域，对神经环路和脑功能进行无创精准刺激和调控的技术目前也正在研发之中。
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