Ultrazvučna kaciga za duboku stimulaciju mozga bez operacije

Istraživači sa Sveučilišta u Londonu (UCL) i Odjela za kliničke neuroznanosti Nuffield Sveučilišta u Oxfordu razvili su ultrazvučni uređaj koji može precizno stimulirati područja duboko u mozgu bez operacije, otvarajući nove mogućnosti za neurološka istraživanja i liječenje poremećaja poput Parkinsonove bolesti i depresije.

Znanstvenici već dugo traže način modulacije moždane funkcije, što bi moglo poboljšati naše razumijevanje načina rada mozga i pomoći u liječenju neuroloških bolesti, koristeći neinvazivne metode koje ne uključuju operaciju.

Jedna tehnologija koja bi mogla pomoći je transkranijalna ultrazvučna stimulacija (TUS), za koju je nedavno otkriveno da može modulirati aktivnost neurona (ključnih komunikacijskih stanica mozga) isporukom blagih mehaničkih impulsa koji utječu na način na koji te stanice šalju signale.

No do danas se trenutni sustavi muče s dosezanjem dubljih područja mozga s dovoljnom preciznošću za ciljanje specifičnih moždanih struktura. Konvencionalni TUS sustavi često utječu na šira područja nego što je namijenjeno, što ograničava njihovu korisnost za ciljanu neuromodulaciju.

Studija, objavljena u časopisu Nature Communications, predstavlja novi ultrazvučni uređaj koji prvi put može utjecati na duboke regije mozga bez operacije, ciljajući područja oko 1000 puta manja od onih koja konvencionalni ultrazvučni uređaji mogu precizno odrediti i 30 puta manja od prethodnih uređaja za ultrazvuk dubokog mozga.

Nova tehnologija sadrži 256 elemenata konfiguriranih unutar posebne kacige za slanje fokusiranih ultrazvučnih snopova u određene dijelove mozga kako bi se pojačala ili smanjila neuronska aktivnost. Također uključuje mekanu plastičnu masku za lice koja pomaže preciznije usmjeriti ultrazvučne valove održavanjem glave mirnom.

Istraživački tim demonstrirao je mogućnosti sustava na sedam ljudskih dobrovoljaca ciljajući dio talamusa, male strukture u središtu mozga koja pomaže u prenošenju senzornih i motoričkih informacija, nazvane lateralna geniculatna jezgra (LGN). LGN je uključen u obradu vizualnih informacija.

U prvom eksperimentu, sudionici su gledali trepćuću šahovsku ploču koja je slala signale u mozak kroz oči. Tijekom stimulacije ultrazvučnim uređajem, funkcionalna magnetska rezonancija (fMRI) pokazala je značajno povećanu aktivnost u vidnom korteksu sudionika, potvrđujući precizno ciljanje LGN-a.

Drugi eksperiment otkrio je trajno smanjenje aktivnosti vidnog korteksa tijekom najmanje 40 minuta nakon ultrazvučne stimulacije, što naglašava potencijal sustava za izazivanje trajnih promjena u funkciji mozga.

Iako sudionici nisu svjesno percipirali nikakve promjene u onome što su vidjeli tijekom eksperimenata, skeniranje mozga otkrilo je značajne i trajne promjene u neuronskoj aktivnosti. Krajnji cilj je iskoristiti te učinke kako bi se postigli klinički korisni rezultati, poput zaustavljanja tremora ruku.

Osim istraživačkih primjena, sustav bi mogao utrti put novim kliničkim intervencijama. Duboka stimulacija mozga (DBS), koja se trenutno koristi za liječenje stanja poput Parkinsonove bolesti, zahtijeva invazivnu kirurgiju i nosi povezane rizike. Novi ultrazvučni sustav nudi neinvazivnu alternativu s usporedivom preciznošću, potencijalno omogućujući kliničarima testiranje područja mozga koja bi se mogla koristiti za liječenje bolesti prije operacije ili čak u potpunosti zamijeniti kirurške pristupe.

Prepoznajući ovaj klinički potencijal, nekoliko članova istraživačkog tima nedavno je osnovalo NeuroHarmonics, tvrtku podružnicu Sveučilišta u Londonu (UCL) koja razvija prijenosnu nosivu verziju sustava. Cilj tvrtke je učiniti preciznu, neinvazivnu terapiju dubokog mozga dostupnom i za kliničko liječenje i za šire terapijske primjene.