[发明专利]神经调节技术

说明书

本公开的主题一般涉及用于组织的神经调节的技术，其包括将能量(例如，超声能量)施加至组织以引起神经元和非神经元细胞之间的突触处的改变的活性。

相关申请的引证

本申请要求2016年10月31日提交的美国临时申请号62/415,212的优先权，其全部内容出于所有目的通过引证并入本文。

政府支持声明

本发明是根据国防高级研究计划局(DARPA)授予的授权号W911NF-09-1-0125在政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

本文公开的主题涉及神经调节，更具体地，涉及使用从能量源施加的能量来调节生理反应的技术。

神经调节已被用于治疗各种临床病症。例如，沿着脊髓的各个位置处的电刺激已被用于治疗慢性背痛。这种治疗可以通过可植入装置进行，该可植入装置周期性地产生电能，该电能施加至组织以激活某些神经纤维，这继而可以导致疼痛感降低。在脊髓刺激的情况下，刺激电极通常位于硬膜外腔中，尽管脉冲发生器可以稍微远离电极定位，例如在腹部或臀部区域，但是通过导线连接到电极。在其他实施中，深部脑刺激可以用于刺激大脑的特定区域以治疗运动障碍，并且刺激位置可以通过神经成像来引导。这种中枢神经系统刺激通常靶向局部神经或脑细胞功能，并且通过递送电脉冲并位于靶神经处或附近的电极介导。然而，将电极定位在靶神经处或附近是具有挑战性的。例如，这种技术可涉及手术放置传递能量的电极。此外，通过神经调节的特定组织靶向是具有挑战性的。位于某些靶神经处或附近的电极通过触发神经纤维中的动作电位来介导神经调节，这继而导致神经突触的神经递质释放和与下一神经的突触通信。因为植入电极的当前实施一次刺激许多神经或轴突，所以这种传播可能导致比期望相对更大或更扩散的生理效应。因为神经通路是复杂且相互连接的，所以更有靶向性的调节效应可能在临床上更有用。

发明内容

以下概述了与最初要求保护的主题的范围相匹配的某些实施方式。这些实施方式不旨在限制所要求保护的主题的范围，而是这些实施方式仅旨在提供可能实施方式的简要概述。实际上，本公开可以包含可以与下面阐述的实施方式类似或不同的各种形式。

在一个实施方式中，提供了一种系统，其包括能量施加装置，该能量施加装置被配置为将能量施加至受试者中的组织的感兴趣区域(目的区域，region of interest)，该组织包括相应神经元的多个轴突末端，该轴突末端在各个轴突末端和相应的非神经元细胞之间形成突触(例如，轴胞外或其他突触类型)。该系统还包括控制器，该控制器被配置为：在空间上选择组织的感兴趣区域，该感兴趣区域包含多个轴突末端的子集和突触的相关子集；将能量聚焦于感兴趣区域；以及控制能量通过能量施加装置对感兴趣区域的施加，以诱导相关子集突触的优先激活，从而引起目标生理结果。

在另一个实施方式中，提供了一种方法，其包括将能量施加装置引导至器官或外周组织的步骤；将能量聚焦于器官或外周组织中的感兴趣区域上，该感兴趣区域是外周组织的子区域或包含神经元细胞和非神经元细胞之间的突触的器官；并且通过脉冲发生器将脉冲功率施加至能量施加装置，以递送能量并因此调节所选类型的突触处的神经元细胞或非神经元细胞中的至少一个的活性，以实现目标生理结果。

在另一个实施方式中，提供了一种方法，其包括将能量施加装置定位在能量施加装置能够调节组织的位置的步骤；将能量施加装置聚焦于组织中的感兴趣区域上；以及在感兴趣区域内施加一个或多个能量脉冲，以响应于该一个或多个能量脉冲并且相对于施加该一个或多个能量脉冲之前的基线活性导致神经元和非神经元细胞之间的突触中的改变的活性。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的部分，其中：

图1是根据本公开实施方式的使用脉冲发生器的神经调节系统的示意图；