December 12th, 2025
التحفيز فوق الصوتي عبر الجمجمة (TUS) هو تقنية واعدة غير جراحية قادرة على تحفيز الدماغ البشري بأي أعماق، مما يوفر إمكانيات علاجية جديدة لعلاج مختلف الحالات العصبية. يوفر هذا البروتوكول إطارا تجريبيا موحدا وقابلا للتكيف لتطبيق TUS على البالغين العصبيين النموذجيين والمرضى الذين يعانون من أمراض عصبية مثل السكتة الدماغية.
يركز التعديل العصبي لدينا ومختبر التعافي من السكتة الدماغية على استخدام أدوات تعديل الأعصاب المختلفة لتعزيز التعافي بعد السكتة الدماغية، بما في ذلك التعافي الحركي. يتضمن هذا المشروع تحديدا استخدام تحفيز الموجات فوق الصوتية عبر الجمجمة منخفض الشدة، وهو أداة تحفيز دماغية غير جراحية جديدة لتعديل استثارة القشرة الحركية وتعزيز التعلم الحركي لدى مرضى السكتة الدماغية. للبدء، جهز خزان ماء بماء منزوع الأيونات مزيجا لمنع الضرر المحتمل للهيدروفون.
ثبت محول الموجات فوق الصوتية على التركيبة في خزان الماء، وركب الهيدروفون على نظام تحديد المواقع ذي الثلاثة محاور. قم بتوصيل الهيدروفون بجهاز راسم الإشارة ثم توصيل رأس الإبرة مع الكابل. شغل طاقة الهيدروفون فقط بعد أن يغمر بالكامل في الماء.
شغل محول الموجات فوق الصوتية باستخدام مولد وظائف. ثم وضع رأس الهيدروفون في المنطقة البؤرية التقريبية لمحول الموجات فوق الصوتية باستخدام نظام تحديد المواقع ثلاثي المحاور. سجل قراءات راسم الأوسيلوسكوب في كل موقع للحصول على توزيع الضغط الصوتي وتوثيق موقع الهيدروفون المقابل للمنطقة البؤرية.
تقييم حساسية محول الموجات فوق الصوتية عند نقطة البؤرة من خلال تطبيق فولتية إدخال مختلفة. قم بتوصيل جهاز تحفيز الموجات فوق الصوتية عبر الجمجمة وابدأ تسجيل راسم الأوسيلوسكوب. شغل راسم الإشارة (أوسيلوسكوب).
ضبطه على التشغيل واضبط المحاور الرأسية والأفقية حسب المقياس المطلوب. قم بقلب مفتاح الطاقة الرئيسي للمضخم إلى وضع التشغيل. قم بخفض خرج الطاقة من المضخم إلى الصفر.
قم بتكوين كلا مولدي الدوال على الموجة المطلوبة، مع التأكد من إضافة التدرج إلى مدة كل نبضة. الآن اضغط على Output في مولد الدوال. قم بضبط مخرج المضخم إلى 100٪ باستخدام عجلة الضبط ومراقبة شاشة الكسب.
اضغط على زر تشغيل المضخم لبدء الإخراج. تأكد من موجة إشارة المحرك على راسم الإشارة (أوسيلوسكوب)، ودع نظام المحرك يعمل لمدة 15 دقيقة لتثبيت المخرج. تحقق من وجود زيادة في بداية ونهاية مدة كل نبضة على موجة إشارة الدفع.
قم بخفض مخرج المضخم إلى الصفر. اغمر المحول بالكامل في الماء، مع وضع مستوى الخروج على بعد حوالي بوصة واحدة تحت السطح مواجها للأعلى. ثم أعد مخرج المضخم إلى 100٪ وراقب ما إذا كان الزيادة ناجحة.
الآن قم بتركيب جهاز تتبع لأداة الملاحة العصبية على حامل المحول. في البرنامج، انتقل إلى معايرة النوافذ والأدوات. انقر على معايرة جديدة.
أدخل اسما واختر أداة التتبع الصحيحة. أمسك المحول مع المتتبع مقابل كتلة المعايرة، بحيث يلامس دبوس المؤشر المرجعي ويكون عموديا على مركز مستوى خروج المحول. انقر على بدء العد التنازلي للمعايرة.
حافظ على الثبات لمدة خمس ثوان وكرر ذلك إذا لزم الأمر حتى يظهر النجاح. ثم أغلق نافذتي معايرة التحرير ومعايرة الأدوات. اضغط على زر تشغيل المضخم لإيقاف إخراجه عندما يكون المشارك جاهزا لتحفيز الموجات فوق الصوتية عبر الجمجمة.
افصل راسم الإشارة عن المضخم ووصل المحول إلى مخرج المضخم. إذا كنت تستخدم الهدف المعتمد على المحاكاة، قم بتحميل الهدف في برنامج الملاحة العصبية. في تبويب الجلسات، افتح القائمة المنسدلة الجديدة واختر الجلسة عبر الإنترنت.
تحت تبويب الأهداف، انقر على هدف المسار أو التعديل واضغط إضافة لإضافته للجلسة. اعرض منظور مركز الهدف أو الهدف في نافذة الأداء. اضبط السائق على محول TUS الصحيح واختر الهدف الصحيح في قائمة العينات للأهداف في أعلى اليسار.
قم بتمشيط شعر المشارك لكشف فروة الرأس عند موقع محول TUS وإنشاء خط انفصال أمامي/خلفي. ضع جل الموجات فوق الصوتية الغازية على السطح. أنشئ خط إلى ثلاثة خطوط وداع إضافية على بعد حوالي 1.5 سنتيمتر على كل جانب، وكرر نفس العملية.
أخيرا، عد إلى خط الوداع الأولي وكرر العملية أربع مرات. الآن، اربط محول TUS على رأس المشارك واصطفه مع الهدف باستخدام منظور الهدف. ضبط المحول لتقليل المسافة والميل والانحرافات الدورانية إلى حدود التشغيل.
إذا كان هناك حاجة لمراقبة السلامة، أدخل سلك ترموبلين في جل الموجات فوق الصوتية بالقرب من فروة الرأس. قم بلصق سلك الترموكونبل على الرأس باستخدام شريط ورقي لمنع الحركة. اضغط على زر تشغيل المضخم لبدء الإخراج وبدء تشغيل TUS.
اضغط في نفس الوقت على Sample Now في برنامج الملاحة العصبية لتسجيل موقع المحول الأولي. راقب باستمرار المقاييس الثلاثة للمحاذاة في منظور الهدف. راقب درجة حرارة فروة الرأس باستخدام سلك الترموكليبل إذا تم تركيبه.
لإنهاء TUS، اضغط زر تشغيل المضخم لإيقاف المخرج. قم بإزالة المحول وجميع المعدات المثبتة على الرأس من المشارك. افحص فروة الرأس بحثا عن أي علامات احمرار، واسأل المشارك عن أي ألم أو آثار جانبية.
إذا لم يتم الإبلاغ عن أي مشاكل أو بعد معالجة المخاوف، امسح جل الموجات فوق الصوتية بلطف من فروة الرأس. انقر على إنهاء في نافذة التنقل العصبي واحفظ المشروع باختيار الملف والضغط على حفظ المشروع. من قائمة الجلسات، اختر الجلسة الحالية واضغط على مراجعة.
في نافذة مراجعة الجلسات، اختر ملف نص موقع الدماغ من قائمة التصدير المنسدلة. تأكد من تحديد الاتجاه وضبط Snap على لا شيء. قم بضبط إعدادات التصدير الأخرى حسب الحاجة، ثم اضغط على الحفظ لتصدير بيانات التحفيز.
تم تحقيق نتيجة استهداف مرضية قائمة على المحاكاة حيث وصل التركيز الصوتي إلى منطقة التحفيز القشري المقصودة. سيناريو في الاستهداف القائم على المحاكاة يتطلب تكرارات إضافية بسبب عدم التوافق بين التركيز الصوتي وهدف التحفيز المقصود. تعديل معامل مسافة TX من مستوى الخروج إلى الجلد إلى قيمة أكثر واقعية لتصحيح مشكلة تحجيم التصور في واجهة المحاكاة.
تم تسجيل جهد مستحاز بمحرك نظيف، مما يشير إلى تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة جيد، ووضع الملفات، والاتجاه. لوحظ شكل موجة قد لا يمثل جهدا مستحبا بمحرك. تم إجراء تحديد ناجح لجهاز MT بقوة ميلي فولت واحد عند 52٪ من أقصى إخراج للمنبه، مع خمس ردود إيجابية وخمس ردود سلبية على هذا المستوى.
تم تسجيل تحديد MT بقوة ميلي فولت واحد غير حاسم بنسبة 87٪ كحد أقصى لإنتاج المنشطات بسبب استجابات متتالية إيجابية وسلبية بدلا من التناوب. تم الحصول على قراءة مستمرة ومتساوية من راسم الإشارة لإشارة تشغيل المحول، مما يشير إلى وظيفة المعدات الصحيحة. تم تحقيق محاذاة جيدة بين وضع المحول الفيزيائي والهدف المحدد مسبقا باستخدام الملاحة العصبية.
لوحظ وضع غير محاذ في المحول الكهربائي، مما يشير إلى الحاجة إلى تعديل ليتناسب مع الهدف. أثبتنا سلامة TUS وشدة فعالة لدى مرضى السكتة الدماغية الذين أظهروا أن TUS للقشرة الحركية يمكن أن يعزز التعلم الحركي والإثارة القشرية. لا يوجد مقال منهجي يركز على استخدام TUS لدى البالغين المصابين بأمراض عصبية.
هذا البروتوكول يعالج هذه الفجوة. نأمل أن يقلل هذا البروتوكول من التفاوت المنهجي ويحسن موثوقية وقابلية تكرار الدراسات المستقبلية للموجات فوق الصوتية البشرية.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
التحفيز فوق الصوتي عبر الجمجمة (TUS) هي تقنية غير باضعية تحفز الدماغ على أعماق مختلفة، مما يوفر خيارات علاجية جديدة للحالات العصبية. يحدد هذا البروتوكول إطارًا معياريًا لتطبيق TUS في كل من البالغين الطبيعيين والمرضى الذين يعانون من اضطرابات عصبية مثل السكتة الدماغية.
Transcranial ultrasonic stimulation (TUS) offers a non-invasive, millimeter-precision neuromodulation platform with translational potential for neurological disorders. Standardized protocols for TUS in clinical populations address critical reproducibility and comparability gaps, directly impacting early clinical validation and mechanistic de-risking. This methodological framework enables enterprise R&D teams to generate reliable, cross-study data for target engagement and safety in human neuromodulation pipelines.
This protocol positions TUS as a bridge from early discovery through lead identification to preclinical and exploratory clinical research in neuromodulation.