構想：無導線、無電池
神經塵以一群微小、無繫繩的壓電微粒取代有繫繩的植入物。外部換能器對某顆微粒發送超音波；微粒收集這聲能來驅動一個簡單的前端電路，並藉由調變它所反射的訊號回報局部神經電壓——無需無線電、無需電池、無需導線。毫米尺度的微粒已在囓齒類中記錄周邊神經與肌肉活動，是此原理的真正實證。
壓電供電與共振微粒
微粒的核心是一塊壓電晶體，將入射壓力轉換為電壓（壓電能量收集）。耦合在晶體的機械共振處最佳，而共振由其厚度決定。較小的微粒共振於較高頻率——這會增加衰減——因此存在一個甜蜜點，對毫米尺度的元件而言通常是低個位數的 MHz。
壓電板的厚度模態共振：共振頻率 f_r 與厚度 d 成反比（c_p 為壓電材料中的聲速）。縮小微粒會推高 f_r，進而提高組織衰減——這一行就道盡了微型化與效率之間的張力。
在這個尺度為何選聲音而非無線電？相對於生物安全無線電場的波長，毫米級天線小得毫無希望，因此電磁場對毫米微粒的耦合極弱。而超音波在數 MHz 時波長已是毫米級，故毫米晶體是一個匹配良好、效率高的聲學元件——這正是對極小、深部植入物而言，聲學供電勝過感應式鏈路的核心原因。
鏈路預算
一顆微粒能否運作，最終取決於它的聲—電鏈路預算：發射的聲功率中，有多少真正在微粒處轉成可用電力。每一階段都會被扣掉一部分——聚焦增益、沿途組織衰減、壓電轉換、整流——實務上最後只剩微瓦量級。這極小的預算約束了整個設計：前端電路必須以幾乎無電可用的方式運行。
鏈路預算是諸效率的乘積：發射功率乘上聚焦增益與路徑衰減，再乘壓電轉換與整流效率。每個因子都遠小於一，因此可用功率隨深度迅速塌陷。
背向散射：讀取通道
巧妙之處在回傳路徑。微粒不需發射，而是反射。壓電體的聲反射率取決於其兩端的電性負載，因此只要一個電晶體隨局部神經電壓改變該負載，就能把神經訊號印在反射回波的振幅上——即超音波背向散射遙測。外部換能器聆聽自己返回的脈衝，即可還原神經波形。
背向散射調變：反射壓力的變化，透過與負載相關的反射係數 Γ 追蹤神經電壓 v(t)。整個讀取通道是被動的——微粒花費的是讀取端的能量，而非自己的。
也能刺激，並向外擴展
同樣的構想反向運行：一顆把收集到的聲能整流成刺激脈衝的微粒，就成了超音波微刺激器（StimDust）。長遠願景是一群無繫繩微粒構成的分散式群集——一張空間展開的無線記錄／刺激織網。誠實的限制頑強難解：每顆微粒的資料速率很小、在大規模下無串擾地定址眾多微粒仍未解決、把如此微小之物做長期氣密封裝相當困難，且每多一毫瓦的照射都會累加到組織加熱預算。