超声对人类额叶眼场选择行为的快速调制

这项研究为何与日常选择相关

我们许多瞬间做出的选择，比如当周边视野有闪动时我们看向哪里，感觉是自动发生的。然而，这些选择由颅骨深处微小脑区的精确活动驱动。该研究表明，从头外部发出的温和超声脉冲能够在几十毫秒内推动人类这些快速眼动选择的偏向。这项工作为使用声波探测脑回路如何支持决策开辟了道路，并暗示了未来可能出现的高度靶向、无需手术或植入设备的疗法。

一种新的推动脑活动的方法

科学家长期以来一直在寻找既能在空间上实现精确定位又能在毫秒级时间上调节脑活动的工具。现有方法如磁刺激或电刺激往往影响较大区域，有时会引起强烈且破坏性的反应。而经颅超声刺激（TUS）利用超出听觉范围的聚焦声波，能够在不进行手术的情况下温和地影响脑组织。动物研究表明，TUS 可以通过作用于特定脑回路来偏向决策，但在人体中是否能安全地实现相同的精确、即时效应尚不清楚，也不清楚其结果是兴奋、抑制，还是仅仅干扰正在进行的活动。

瞄准大脑的眼动控制中枢

研究人员把注意力集中在额叶眼场（FEF），这是大脑两侧的小区域，帮助决定下一眼看向何处。每侧 FEF 主要控制指向相对侧空间的快速眼动（扫视）。这使得 FEF 成为理想的测试场：如果刺激改变了它的输出，眼动选择应出现明显且可测量的偏移。在该研究中，35 名志愿者执行了一个简单的任务。在每次试验中，两个短暂的“行星”目标先后在中央注视点的左右两侧出现，彼此相隔仅几毫秒。参与者要尽快注视先出现的目标，并根据准确性获得或失去积分。

微妙倾斜平衡的声波脉冲

在重要试验中，研究团队在第一个目标出现时对左侧或右侧 FEF 施加了 500 毫秒的聚焦超声列车。在其他试验中，他们刺激了运动皮层手区的对照区域，或仅播放掩蔽声而不发超声。该任务的设计使得许多试验中两个目标的时间差非常小，使“正确”答案不确定，从而更容易被即便是微小的脑活动偏差所影响。关键结果是，对 FEF 的 TUS 可靠地增加了指向相对侧空间的扫视：刺激左侧 FEF 导致更多向右的选择，刺激右侧 FEF 导致更多向左的选择，尤其在视觉证据模糊时更明显。重要的是，对手区施加类似的超声并未改变眼动选择，表明该效应特异于眼动控制回路，而非由装置产生的一般感觉或声音引起。

脑化学帮助解释谁受影响更大

并非所有人的选择偏移程度相同。为理解原因，研究人员使用磁共振波谱测量了左侧 FEF 和左侧运动皮层的 GABA+ 水平，GABA+ 是抑制性脑化学的一个标志。左侧 FEF 基线 GABA+ 较低的参与者——意味着较低的抑制基调——表现出最大的超声诱导的眼动偏向变化，而抑制基调较高者变化较小。这种关系是 FEF 特异的：运动皮层的 GABA+ 水平并不能预测 TUS 对眼动选择的任何影响。这些发现表明，超声并非简单地以固定方式将脑活动向上或向下调节；相反，它与每个人大脑中现存的兴奋与抑制平衡相互作用。

快速、精确，对未来应用前景良好

效应的时序至关重要。眼动的偏移即使在最快的试验中也可观察到，当时参与者在移动眼睛前接受的刺激时间少于约 265 毫秒。与此同时，总体准确性没有下降，且几乎没有证据表明该偏向延续到下一次试验。综合来看，这意味着 TUS 可以作为对正在进行脑计算的瞬时“推动”而非粗糙的、持久的干扰。对普通读者而言，结论是：精心调控的超声能够实时引导我们微小的眼动决策，其作用强度取决于个体大脑的底层化学状态。这使聚焦超声成为映射人脑因果关系的强大非侵入性工具，并可能成为面向注意力、运动与决策障碍的未来个性化治疗的踏脚石。

引用: Farboud, S., Kop, B.R., Koolschijn, R.S. et al. Rapid modulation of choice behavior by ultrasound on the human frontal eye fields. Nat Commun 17, 2966 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69854-7

关键词: 经颅超声, 眼球运动, 脑刺激, 决策制定, GABA 抑制