《Brain Stimulation》：Non-invasive modulation of brain activity and behavior by transcranial radio frequency stimulation
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本研究针对现有非侵入性脑刺激技术（如TES、TMS、TFUS）在空间聚焦性、穿透深度或颅骨干扰等方面的局限，引入了一种新型的经颅射频刺激（TRFS）技术。研究人员通过定制射频系统，在小鼠模型中验证了TRFS可通过诱导局部温升，以“原始模式”抑制特定神经元（如PV中间神经元）活动，或以“RF遗传学模式”选择性兴奋TRPV1过表达的神经群体，并成功在行为层面（旋转测试）实现了双向调控。该研究为下一代非侵入性深部脑刺激提供了概念性突破和潜在的治疗平台。
想象一下，如果能像调节收音机频道一样，无创、精准地调节大脑深处特定神经回路的活动，对于治疗众多神经系统和精神疾病将意味着什么？这恰恰是当前神经技术领域面临的核心挑战。目前主流非侵入性脑刺激方法，如经颅电刺激（TES）、经颅磁刺激（TMS）和经颅聚焦超声刺激（TFUS），各有短板：TES空间聚焦性差且难以触及深部脑区，TMS的作用范围主要局限于皮层，而TFUS则易受颅骨声学特性干扰且刺激范围有限。因此，开发能够有效穿透颅骨、精准靶向深部脑组织的新型非侵入性神经调控技术，具有迫切需求和重要意义。
射频（RF）能量因其能有效穿透生物组织而备受关注。尽管其生物效应，尤其是对神经系统的影响已被探讨多年，但其直接用于脑刺激的潜力尚未被充分探索。此前的研究表明，非热剂量的连续波射频暴露对神经元活动无显著影响，但局部温升已被证实可调节神经活动。基于此，纽约大学研究团队在《Brain Stimulation》上发表论文，提出了一种名为“经颅射频刺激（TRFS）”的新型无接触神经调控技术。该技术巧妙利用射频诱导的热效应，实现了对大脑神经活动的双向调控。
为了开展研究，研究人员主要应用了几项关键技术：1） 定制了工作频率为945 MHz的短截线天线（Stub Antenna）系统，用于对小鼠大脑进行局部射频刺激和选择性加热，该系统适用于头固定和自由活动小鼠；2） 采用无金属记录技术，如基于GCaMP钙指示剂的一光子光纤光度测定法，以避免射频干扰，准确记录神经群体活动；3） 利用光学测温法实时监测脑内局部温度变化；4） 在自由活动小鼠中，通过注射MK-801诱导高活动性，并结合视频记录和DeepLabCut分析，进行旋转行为学测试，以评估TRFS的行为学效应；5） 使用病毒载体（如AAV）在特定脑区（如运动皮层、纹状体）过表达热敏性TRPV1离子通道，以实现“RF遗传学”模式的特异性神经兴奋。
TRFS-induced changes of neural activity in the intact brain in vivo
研究人员首先在“原始模式”下，对未经过基因修饰的小鼠大脑进行TRFS。他们发现，射频暴露引起的温升会导致皮层帕罗宁（Parvalbumin, PV）中间神经元活动的剂量依赖性抑制。这表明，单纯的热效应可以抑制特定神经元群体的活动。
TRFS-induced behavioral changes via suppression of neural activity in the intact brain
为了验证这种神经抑制是否能转化为行为改变，研究者在自由活动的高活动性小鼠身上进行了单侧TRFS。结果显示，刺激侧大脑半球的不对称性神经抑制导致小鼠产生向刺激侧（同侧）的旋转偏好。这一行为学结果证实了TRFS“原始模式”在体调控神经环路功能的有效性。
TRFS-induced excitation of neural activity in vivo via TRPV1 overexpression in RF-genetics mode
接下来，研究者探索了TRFS的兴奋性调控能力。他们在小鼠运动皮层通过病毒转导过表达TRPV1通道（“RF遗传学”模式）。当施加TRFS使局部温升超过阈值（ΔT ≈ 1.5 °C）时，成功诱导了神经活动的温度依赖性兴奋。这表明，结合遗传学工具，TRFS可以实现对特定神经群体的兴奋性调控。
TRFS-induced behavioral changes via excitation of neural activity in RF-genetics mode
最后，在行为层面，当在纹状体单侧过表达TRPV1并进行同侧TRFS时，小鼠表现出与“原始模式”相反的旋转方向——向刺激对侧（对侧）旋转。这有力地证明了“RF遗传学”模式能够通过兴奋神经元活动来逆转“原始模式”的抑制性行为效应。
研究结论与讨论部分强调，TRFS代表了神经调控领域的一个概念性进展。它将射频能量靶向深部脑组织的固有能力与热调控的生物物理可靠性相结合。TRFS具有双模态应用潜力：既能以“原始模式”抑制特定神经元活动，又能以“RF遗传学”模式兴奋经过遗传改造的神经群体。这种“RF遗传学”概念与光遗传学、磁遗传学等技术思路相似，但提供了不同的刺激维度。该技术的优势在于其非侵入性、深部穿透潜力以及可能的大空间范围影响。未来的发展可集中于优化天线设计（如采用相控阵技术）以提高聚焦性，并探索其与无创基因传递技术结合的可能性，以加速其向临床应用的转化。总之，TRFS为治疗一系列神经精神和神经系统疾病提供了一个充满希望的下一代非侵入性脑刺激平台，丰富了神经调控的技术工具箱。
