超音波を用いた選択行動の脳領域特異的遠隔制御

Remote, brain region-specific control of choice behavior with ultrasonic waves.

• Jan Kubanek
• Julian Brown
• Patrick Ye
• Kim Butts Pauly
• Tirin Moore
• William Newsome

抄録

特定の脳回路における神経活動を遠隔的かつ系統的に変調する能力は、脳機能の研究や脳疾患の治療法に革命をもたらす可能性がある。高周波数の音波（超音波）は、神経細胞の活動を変調する能力と鋭い空間的焦点を組み合わせることで、この点で有望であることが示されている。ここでは、このアプローチが選択行動に強力な効果をもたらすことを示します。マカクザルの特定の脳領域に非侵襲的に短時間、低強度の超音波パルスを送達すると、どの標的を選択するかについての意思決定に影響を与えた。その効果はかなりのもので、デフォルトのバランスのとれた割合と比較して、約2:1のバイアスが選択肢にかかっていました。効果の有無と極性は、特定のターゲット領域によって制御されていた。これらの結果は、非侵襲的に選択行動に影響を与える能力に向けた重要な一歩であり、選択障害の根底にある脳回路の系統的な調査と治療を可能にします。

The ability to modulate neural activity in specific brain circuits remotely and systematically could revolutionize studies of brain function and treatments of brain disorders. Sound waves of high frequencies (ultrasound) have shown promise in this respect, combining the ability to modulate neuronal activity with sharp spatial focus. Here, we show that the approach can have potent effects on choice behavior. Brief, low-intensity ultrasound pulses delivered noninvasively into specific brain regions of macaque monkeys influenced their decisions regarding which target to choose. The effects were substantial, leading to around a 2:1 bias in choices compared to the default balanced proportion. The effect presence and polarity was controlled by the specific target region. These results represent a critical step towards the ability to influence choice behavior noninvasively, enabling systematic investigations and treatments of brain circuits underlying disorders of choice.

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