1、基于聚焦超声的脑疾病治疗技术研究以及可穿戴式的低强度弱聚焦超声的研发与应用 

聚焦超声已广泛应用于脑相关疾病的治疗研究，例如打开血脑屏障用于药物递送、辅助肿瘤放疗与化疗等。最近Nature报道了高强度聚焦超声用于治疗巴金森症，其神奇的即时治疗效果引起了多学科研究人员极大的兴趣。高强度聚焦超声通过对“壳核”的相关功能区进行消融毁损而达到治疗的目的，但其治疗机制不清。我们采用高强度聚焦超声对巴金森症动物模型开展治疗机理的研究，以期为其临床应用提供理论基础。此外，我们还进行低强度超声对抑郁症、老年痴呆症等神经精神动物模型的相关作用机制研究及相关治疗产品的研发。

2、基于穿骨超声新技术的脑微循环及血氧浓度实时动态监测技术研究 

超声/光声分子影像技术有望实现对生物化学和遗传学层面的分子、分子间的相互作用或信号传递等复杂信息的时空变化、特征进行可视性的展示，为肿瘤发生的早期预警、诊断与疗效评估提供新方法和新手段。在脑科学研究上，超声/光声成像技术已能够实现对脑微循环的实时动态显像，监控血管内皮细胞分子表达的变化，并能够监控微循环内的血氧浓度变化，为脑科学的研究提供了一种新的研究技术手段。但是，骨骼的遮挡限制了超声在脑科学分子显像方面的进一步拓展。我们拟采用一些新型的成像技术如基于合成孔径雷达原理的新型穿骨超声、光声等新技术，在非开颅条件下对脑疾病模型进行脑微循环及血氧浓度实时动态监测技术研究及相关分子表达变化的影像学监控研究，以期阐明上述疾病的发病及影响机制。

3、基于脑疾病模型的超声分子探针研发 

研发脑疾病模型相关的分子探针，以期为脑科学研究提供一种新的研究方法与工具。主要的分子探针包括：基于高携氧能力的液态氟碳纳米探针以及针对磷酸化tau蛋白和活性氧等靶点的普鲁士蓝纳米酶的研发。前期已经开发出多种液态氟碳纳米探针，可以实现对脑疾病的超声增强显像，同时该探针可以作为载体，携带所需的药物、抗体或者基因等，实现对脑疾病的诊断和治疗。普鲁士蓝纳米酶可以实现活性氧响应的光声成像，应用于与活性氧相关的脑疾病的光声成像诊断和定位。同时，普鲁士蓝纳米酶可以靶向淀粉样蛋白、磷酸化tau蛋白、活性氧、神经炎症和金属离子等，实现对阿尔茨海默病的治疗。下一步将进一步研究纳米酶对阿尔茨海默病（或者帕金森等）的诊断和治疗机制。在此基础上，我们将根据中科院合作团队的需求研发新型的分子探针。

4、磁调控技术研发及在神经调控中的应用 

现有的神经调控技术，如光遗传学和深部大脑刺激，正在改变基础研究和临床转化神经科学。然而这两种调控方式都具有损伤性，因为需要在大脑里植入光纤或者金属电极。磁遗传学是一个全新的神经调控领域。在深层脑刺激方法上，磁热遗传技术具有比较明显的优势：可以实现远程操作；该技术是非入侵式的。磁场可以刺激大脑，促进新神经细胞的生长，调控脑神经细胞的活跃度，以及激活脑神经细胞。以外加电磁场的频率、强度作为作用因子，促使药物微分子充分利用，迅速直击病灶，从而达到激活神经细胞治愈各种精神顽疾的目的。目前该技术存在磁场难以实现靶向聚集等问题，制约了该技术的发展。我们将在前期研发的“三维磁调控设备”样机基础上，通过完善原研设备，并与微纳米材料相结合，进行新型多功能分子显像与治疗脑疾病研究。