每一种能够触及脑深部结构的工具都伴随着取舍。植入式电极可以到达丘脑底核及其他皮层下靶点，但前提是外科医生钻开颅骨，并在脑内留下硬件。无创刺激器让患者免于手术，但其作用场在几厘米（一两英寸）内就会散开，因此大多只能作用于大脑皮层，无法触及深层神经环路。在睡眠期间，深层结构负责指挥睡眠阶段之间的切换，而这一取舍便成了一道墙：要么触及大脑深处，要么让睡眠者不受打扰。
得克萨斯大学奥斯汀分校的工程学与睡眠研究团队打造了一款新设备，旨在穿过这道墙。这款名为 NEUSLeeP 的设备是一块柔软的皮肤贴片，将聚焦超声阵列与脑电图电极结合在一起，既能刺激脑深部靶点，又能同时倾听睡眠中的大脑。在一项发表于 Nature Communications 的28人试验中，整夜佩戴该贴片使快速眼动睡眠延长了4.6％，并使首次快速眼动周期出现的时间缩短了24％。
贴片
NEUSLeeP 的外形像一块小巧而柔韧的绷带，而非头戴设备。其核心是一组同心环形超声阵列，通过调节各换能器的相位，可以引导并聚焦波束。聚焦超声穿过颅骨，汇聚到组织深处一个仅几毫米（不足一英寸）宽的点上，途中不会加热或切割任何组织。阵列周围环绕着共形水凝胶电极，用于从头皮记录脑电波，此外还有随皮肤一起弯曲的柔性互连结构。整个装置嵌入柔软的生物粘附基底中，该基底经过专门设计，能在整夜的活动中保持贴附。
这一设计解决了长期阻碍超声进入睡眠研究的问题：机械稳定性。压在熟睡者头上的刚性换能器会发生漂移，而漂移的波束无法锁定深层靶点。由于贴片贴合皮肤并随其移动，阵列可以在数小时内保持原位，电极也能在超声运行期间持续提供可用的睡眠分期数据。因此，贴片能够在施加刺激的同时实时监测睡眠阶段，同一份记录中即可读出波束的效果。
深层靶点：丘脑底核
靶点是丘脑底核，一个深埋于基底节中的透镜状小结构。它位于包括脑桥脚被盖核和黑质网状部在内的皮层下结构之中，研究认为这些结构与觉醒和睡眠阶段之间的转换有关。数十年的临床观察支持这一关联：植入丘脑底核脑深部刺激器的帕金森病患者表现出睡眠结构和睡眠相关认知结果的变化，这表明这个微小的核团与睡眠的运作机制密切相关。
迄今为止，还没有任何无创方法能够直接探查这一结构。经颅电刺激、经颅磁刺激和闭环听觉刺激都存在空间分辨率差和脱靶效应的问题，因此实际上仅限于感觉运动区或前额叶等皮层靶点。聚焦超声则不同：它可以穿过颅骨聚焦到深层，在无需手术的情况下提供接近植入物的部分空间精度。贴片的环形阵列增加了可操控性，使焦点能够瞄准特定核团，而非一片较大的区域。
28个夜晚显示的结果
试验招募了28名成年人，包括健康睡眠者和经匹兹堡睡眠质量指数（PSQI）筛查发现存在自我报告失眠症状的人，其中无人带有正式的临床诊断。每名参与者都在佩戴贴片的情况下入睡，试验条件比较了对丘脑底核的主动聚焦超声刺激与假刺激对照。贴片自带的脑电图电极对睡眠进行分期评分，差异体现在快速眼动睡眠上：快速眼动睡眠时长增加了4.6％，快速眼动潜伏期，即从入睡到首次快速眼动发作的时间，缩短了24％。
试验的观察范围不止于睡眠阶段。研究人员在睡前和睡后测量了心率变异性，作为自主神经调节的指标；参与者还完成了哈里里任务，该任务通过情绪刺激考察反应时间和冲动性，用以检验刺激是否改变了与情绪相关的行为。这些指标以分组（健康组对比失眠组）和条件（主动刺激对比假刺激）为预测变量、以睡前数值为协变量进行分析。该试验在 ClinicalTrials.gov 的注册编号为 NCT07190287，方案经得克萨斯大学奥斯汀分校机构审查委员会依据《赫尔辛基宣言》批准，所有参与者均签署了书面知情同意书。
意义何在
约有14.5％的成年人报告存在睡眠困难，而睡眠不佳与抑郁、焦虑和创伤后应激障碍（PTSD）相互交织。标准选择仍然是认知行为疗法和药物治疗，两者都有效，但都会带来患者次日仍能感受到的残留影响：持续嗜睡、疲劳、记忆力和情绪受损，以及注意力下降。
NEUSLeeP 指向了一条不同的道路。作为研究工具，它是一种因果性工具：可以在自然睡眠中调节特定的深层神经环路，并在同一份记录中读取其后果，这是不借助手术便无法开展的实验。作为治疗手段，一块能轻轻调节睡眠调控核团的可穿戴贴片，最终或许能在没有药物全身性副作用的情况下带来缓解。快速眼动睡眠方面的发现幅度有限，但真正值得关注的不是效应量，而是这个平台本身：一种无创、时空精度高、可在夜间向脑深部神经环路写入信号的途径。
局限
这些结果仍处于早期阶段，应视为一次演示。只有一项试验、28名参与者，样本是健康睡眠者与没有临床诊断的自我报告失眠者的混合体：这些数据尚不能证明其对失眠障碍的疗效。作用机制也仍未定论。低强度聚焦超声可以兴奋或抑制神经组织，但其机械效应如何转化为此处观察到的变化，以及丘脑底核刺激为何会使快速眼动睡眠朝这个方向改变，目前尚未完全阐明。反复夜间暴露的长期影响，以及任何益处的持久性，都还没有经过测试。涵盖这项工作的专利申请已经提交，该设备距离任何临床应用还有数年时间。
婷 翻译
来源
Tang KWK, Baird B, Moscoso-Barrera WD, et al. Skin-attached bioadhesive patch enabling ultrasound deep brain stimulation and real-time electrophysiological monitoring for REM sleep enhancement. Nature Communications. 2026;17:5570. doi: 10.1038/s41467-026-73787-6. ClinicalTrials.gov identifier: NCT07190287.