Ультразвуковые технологии визуализации и модуляции нейронной активности

Визуализация и воздействие на нейронную активность в масштабах всего мозга у животных-моделей и человека — одна из главных целей разработки технологий в нейронауке. Традиционные электрические и оптические методы обычно оказываются неприменимыми в таком масштабе из-за присущих им физических ограничений. В отличие от них, ультразвук легко распространяется через мозг, а в некоторых случаях и через череп, и взаимодействует с тканями, обеспечивая пространственно-временное разрешение порядка 100 мкм и 1 мс. Это свойство послужило стимулом для активной разработки ультразвука как метода крупномасштабной визуализации и модуляции мозговой активности. В результате уже созданы полезные инструменты для нейронауки, включая функциональную гемодинамическую визуализацию высокого разрешения, нейромодуляцию сфокусированным ультразвуком и локальную доставку лекарственных средств. Кроме того, последние достижения открывают перспективу генетически адресного взаимодействия ультразвука с нейронами для биомолекулярной визуализации и соногенетического контроля. В статье представлен обзор современного состояния и текущих разработок в области ультразвуковых нейротехнологий — от фундаментальных принципов до практических возможностей, нерешённых вопросов и перспектив дальнейшего развития.