신경조절(Neuromodulation)은 신경계 질환을 치료하는 데 사용된다. 집속 초음파(focused ultrasound)는 뇌의 국소 부위, 심부 뇌 구조를 포함한 영역에 음향 에너지를 전달할 수 있다. 또한 집속 초음파의 매개변수 조정을 통해 신경의 활성화 또는 억제를 유도하는 것이 가능하다. 레이저 생성 집속 초음파(Laser-generated focused ultrasound, LGFUS)는 높은 압력과 광대역 주파수의 충격파를 촘촘한 초점(spatially tight focal spot)으로 생성하여 소규모 영역에 음향 노출을 국한할 수 있다는 점에서 정밀 치료용 초음파 응용의 잠재력을 보여주었다. 그러나 수 나노초(nanoseconds) 단위의 펄스 지속시간을 갖는 충격파를 이용한 신경자극(neurostimulation)에 관한 연구는 거의 없었다. 본 연구의 목적은 집속 탄소나노튜브(focused Carbon Nanotube, fCNT) 변환기(transducer)에서 생성된 충격파에 의해 신경자극이 가능할지 조사하는 것이다. 우리는 3마리의 쥐 뇌에서 충격파 자극 전과 후의 뇌전도(electroencephalographic, EEG) 신호를 측정하고, 시간 및 주파수 영역에서 비교하였다. 시간 영역에서는 모든 3마리에서 충격파 자극 후 EEG 신호의 피크 수가 자극 전보다 유의하게 더 많았다. 또한 3마리 모두에서 세 가지 주파수 대역인 theta(4-7 Hz), alpha(8-12), 및 1-30 Hz에서 충격파 자극 전과 후에 차이가 나타났으며(p < 0.001), 이러한 EEG 신호의 차이는 주로 충격파 때문임이 확인되었다. fCNT 변환기가 생성한 충격파를 사용하여 쥐 뇌 자극이 가능함을 보여주었다. 본 연구는 정밀 타깃팅을 위한 뇌 자극에 충격파를 적용하는 데 기초를 제공한다.

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