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기능적 초음파 영상을 통한 음향 투명 두개골 창을 통한 인간 뇌 활동 관찰 글보기
기능적 초음파 영상을 통한 음향 투명 두개골 창을 통한 인간 뇌 활동 관찰
대표 URL https://www.science.org/doi/full/10.1126/scitranslmed.adj3143
작성자 관리자 게시일 2024.08.12 조회수 40

인간의 뇌 활동을 시각화하는 것은 정상 및 비정상적인 뇌 기능을 이해하는 데 매우 중요합니다. 현재 사용 가능한 신경 활동 기록 방법들은 매우 침습적이며, 민감도가 낮고, 수술실 밖에서는 수행할 수 없습니다. 기능적 초음파 영상(fUSI)은 민감도, 대규모, 고해상도의 신경 이미징을 제공하는 새로운 기술이지만, fUSI는 성인의 두개골을 통해 수행할 수 없습니다. 본 연구에서는 고분자 두개골 대체 재료를 사용하여 성인의 뇌 활동을 단일 개인에서 모니터링하기 위해 fUSI와 호환되는 음향 창을 만들었습니다. 뇌 혈관을 모방한 체외 뇌혈관 팬텀과 생체 내 설치류 두개골 결손 모델을 사용하여 먼저 서로 다른 두께의 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 두개골 임플란트 또는 티타늄 메쉬 임플란트를 통해 fUSI 신호 강도와 신호 대 잡음비를 평가했습니다. 전용 fUSI 펄스 시퀀스를 사용하여 PMMA 임플란트를 통해 설치류의 뇌 신경 활동을 높은 민감도로 기록할 수 있음을 발견했습니다. 그런 다음, 외상성 뇌 손상 후 재건 수술을 받는 성인 환자를 위해 초음파 투명 두개골 창 임플란트를 맞춤 설계했습니다. fUSI가 수술실 밖에서 깨어있는 인간의 뇌 활동을 기록할 수 있음을 확인했습니다. 비디오 게임 “점 연결하기” 과제에서 이 개인의 과제 조절 피질 활동을 매핑하고 디코딩하는 것을 입증했습니다. 기타를 치는 과제에서는 추가적인 과제 특이적 피질 반응을 매핑했습니다. 이러한 개념 증명 연구는 fUSI가 음향 투명 두개골 창을 통해 성인의 뇌 활동을 측정할 수 있는 고해상도(200 μm) 기능적 영상 기법으로 사용될 수 있음을 보여줍니다.

 

Rabut, C., Norman, S. L., Griggs, W. S., Russin, J. J., Jann, K., Christopoulos, V., ... & Shapiro, M. G. (2024). Functional ultrasound imaging of human brain activity through an acoustically transparent cranial window. Science Translational Medicine, 16(749), eadj3143.

 

[담당자: 강병민(bmkang@kimm.re.kr, 7411)]

 
 
 
 
 
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