科学家在一个人的头骨上插入一个窗口，用超声波读取他的大脑

新的研究表明可以使用超声波来监测人脑的活动。

科学家们首先使用超声波来观察人的大脑内部。该男子在医疗机构外完成任务（包括玩电子游戏）时的大脑活动被记录下来。 

为了实现这一壮举，研究人员将一种材料植入该男子的头骨中，使超声波能够进入他的大脑。 

通过这个“声学透明”窗口进入后，这些波从组织之间的边界反弹。然后一些弹跳波返回到连接到扫描仪的超声波探头。这些数据使科学家能够绘制出男性大脑中正在发生的情况的图像，类似于超声波扫描如何可视化子宫中的胎儿。 

研究小组监测了大脑血量随时间的变化，特别是放大了称为后顶叶皮层和运动皮层的大脑区域。这两个区域都有助于协调运动。

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评估血容量的变化是间接跟踪脑细胞活动的一种方法。这是因为当神经元更加活跃时，它们需要更多的氧气和营养物质，这些都是由血管输送的。

这项新研究建立在之前对非人类灵长类动物的研究基础上。现在，科学家们与一个人合作，能够使用超声波成像来监测一个人在执行各种任务时大脑中展开的精确神经活动，例如玩简单的连点视频游戏和弹吉他。该团队在 5 月 29 日发表在《科学转化医学》杂志上的一篇论文中描述了他们的发现。

“就像非人类灵长类动物的情况一样，患者的超声波数据表明了意图——移动这个操纵杆，弹奏这把吉他——而行动本身却被采取了，”该大学的神经外科医生、共同高级研究作者查尔斯刘博士说。南加州在一份声明中说。

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功能超声成像（即跟踪大脑血容量变化的超声）被认为是传统脑成像技术（例如功能磁共振成像 (fMRI)）的有前景的替代方案 。这是因为它被认为对大脑活动的变化更敏感。此外，生成的图像具有更高的分辨率，并且该方法不需要患者在医院中长时间躺在机器中。 

因此，理论上您可以在现实生活中跟踪患者的大脑活动。目前，通过动态脑电图可以实现这一点，但脑电图跟踪的是电活动，而不是血流，而且它是通过头部和头骨的皮肤来实现的，所以它不是非常精确。   

同样，人类的头骨在历史上一直是超声波的屏障，阻止超声波进入大脑。这就是为什么在这项新研究中，刘和同事通过在一名已切除部分头骨的患者身上测试他们的方法来克服这一障碍。这样做是为了缓解严重脑外伤（TBI）后大脑的压力。 

通常，接受此手术的 TBI 患者会被给予钛网或定制植入物来替换其颅骨缺失的部分。在这种情况下，该团队构建了透声植入物。研究作者表示，未来这项新技术可能不仅限于 TBI 患者。 

“有许多干预措施需要切除部分头骨，”共同高级研究作者、加州理工学院化学工程和医学工程教授米哈伊尔·夏皮罗在声明中说。 “因此，许多患者可能会受益于对超声波使用的声信号透明的颅骨植入物。”