葉秩光 教授     郭立威 研究員

如果不用開到、不值入電極，只利用體外超聲波，就能精準調控大腦特定區域的神經活動，甚至改善腦部疾病，這將會如何改變未來醫療？

神經調控（Neuromodulation）是近年神經科學、腦機介面與精準醫療最熱門的研究領域之一，已廣泛應用於治療憂鬱症、癲癇、帕金森氏症、慢性疼痛及其他神經疾病。目前侵入式神經調控雖具有良好的治療效果，但需要手術植入電極，可能伴隨感染、出血及腦組織損傷等風險；相較之下，非侵入式神經調控雖然安全，但往往面臨刺激深度不足、空間解析度有限及治療效率不佳等挑戰。本實驗室提出一項全新的神經調控技術──聲渦流超音波。不同於傳統超音波，本技術利用具有軌道角動量的超音波渦旋，在腦組織中產生特殊的三維力學刺激，同時提供縱向機械力與橫向剪切力，有機會更有效地活化神經元及機械敏感離子通道，提高神經調控效率，同時保有超音波非侵入、高穿透深度、高空間聚焦能力等優勢。本專題將從超音波渦旋的物理機制開始，建立聲場模擬與實驗驗證平台，研究其在腦組織中的作用方式及生物安全性，進一步利用細胞與動物模型探討神經活化機制，並評估其在神經退化疾病及其他腦部疾病治療上的應用潛力。我們也將結合超音波與MRI成像、高速攝影、電生理訊號分析、AI影像辨識及生物實驗，建立跨領域的研究平台。本專題研究，將有機會學習超音波技術、神經科學、生醫工程、動物實驗、程式模擬、人工智慧及醫學影像分析等多項前沿技術，並參與國際期刊論文及學術研討會發表。如果你對腦科學、醫療科技、人工智慧、物理、生醫工程或跨領域研究充滿熱情與興趣，歡迎加入探索如何利用超音波重新定義未來非侵入式腦疾病治療的新方向。