《Neurochemical Research》：Noninvasive Focused Ultrasound as a Safe Modulator of Calcium-Dependent Neurochemical Signalling in Primary Cortical Cultures
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聚焦超声（FUS）能否在不损伤细胞的前提下精准“拨动”神经元钙信号？为回答这一关键问题，作者以原代胚胎大鼠皮层神经元为模型，系统评估低强度脉冲FUS（300 kHz，10 min）对Ca动力学、细胞活力及蛋白稳态的影响。结果显示，FUS组24 h后胞内Ca瞬变显著增强（AUC较对照提高，p＜0.001），而MTS、Bradford与Trypan Blue检测均未发现毒性或结构损伤，首次界定“安全声学窗”，为FUS干预神经退行性疾病提供细胞学依据。
“给大脑做按摩，却不留下指纹”——这句看似科幻的设想，正被聚焦超声（FUS）技术一步步带进现实。自20世纪50年代超声医学诞生以来，科学家一直梦想用声波替代手术刀，无创穿越颅骨，精准“拨动”神经元。然而，梦想背后横亘着一道难题：声波究竟是在“轻抚”细胞，还是“撕扯”细胞？尤其是钙离子（Ca）这一掌控神经递质释放、突触可塑性乃至生死存亡的“第二信使”，会不会在声波刺激后失控，反而把神经元推向凋亡深渊？过去多数研究要么停留在急性在体实验，要么使用永生化细胞系，缺乏成熟皮层回路的真实语境；加之声学参数千差万别，“安全窗”究竟在哪，始终众说纷纭。于是，一个看似朴素却至关重要的问题被摆上桌面：能否在真正的原代皮层神经元上，用标准化、低强度的FUS参数，既激活Ca信号，又不破坏细胞结构与代谢稳态？
为回答这一问题，Iqra Bano与Pascal Jorratt领衔的跨国团队把实验桌搬进了捷克国家精神卫生研究所。他们选取孕18 d Wistar大鼠，分离胚胎皮层神经元，体外培养14 d，让细胞长出成熟树突与突触，再分为Control、FUS 5V、FUS 10V三组，接受300 kHz、10 min的脉冲式FUS刺激。24 h后，研究者从“活不活”“形态好不好”“钙信号动不动”三个维度展开立体评估：MTS比色法测代谢活力，Bradford法测总蛋白，Trypan Blue染色看膜完整性，Fluo-3AM钙成像捕捉Ca瞬变。
关键技术方法（≤250字）：
原代胚胎大鼠皮层神经元培养（14 d in vitro）、低强度脉冲聚焦超声（300 kHz，5 mm固定距）、MTS代谢活力测定、Bradford总蛋白定量、Trypan Blue膜完整性染色、Fluo-3AM共聚焦钙成像（KCl 60 s诱发作为阳性对照）。
研究结果
FUS对细胞活力与总蛋白含量的影响
MTS与Bradford结果显示，Control、FUS 5V、FUS 10V三组间代谢活力与总蛋白浓度均无统计学差异（one-way ANOVA，P＞0.05），提示FUS未引发整体代谢崩溃或蛋白降解。
FUS刺激后神经元形态学完整性
Trypan Blue染色图像显示，各组神经元胞体饱满、神经突网络完整，未见膜起泡、收缩或断裂；非着色（活）细胞比例无组间差异，证实低强度FUS未造成膜结构损伤。
对照组基线Ca动力学
未接受FUS的对照组在360 s记录周期内荧光强度平稳，无自发性Ca振荡，表明培养体系与染料加载本身不干扰静息钙稳态。
FUS诱发的胞内Ca信号
FUS 10V组在刺激后24 h进行钙成像，可见ROI内荧光强度迅速上升，随后缓慢回落；定量分析显示，归一化荧光曲线积分面积（AUC）显著高于对照（p＜0.001），表明FUS可重复、局域化地增强Ca瞬变。
ROI-based钙响应分析
单个神经元胞体或树突ROI轨迹显示，FUS组刺激后Ca峰幅度与持续时间一致，而对照组保持基线水平，排除随机波动干扰，确认Ca influx源自FUS对机械敏感通道的激活。
结论与讨论
在低强度脉冲FUS（300 kHz，10 min）设定下，原代皮层神经元既“活得好”——代谢活力、蛋白稳态、膜完整性悉数保留；又“动得快”——胞内Ca信号24 h后仍显著增强。作者指出，这种“安全-有效”双赢局面的背后，可能是Piezo1、TRPV及Pannexin-1（PANX1）等机械敏感离子通道的协同开放：声波机械力首先触发膜上Piezo1/TRPV介导的Ca内流，随后PANX1调控内质网Ca库释放，从而放大并延长信号。该研究首次在成熟原代皮层模型中划定“安全声学窗”，为后续在帕金森病（PD）、阿尔茨海默病（AD）等Ca稳态失衡疾病中开展FUS干预奠定了细胞学基础，也为无创神经调控走向临床提供了可量化的参数蓝本。
