Техниката може да доведе до нови лечения на мозъчни разстройства
Изследователи в Южна Корея използват звук, за да повлияят на формирането на връзки между невроните. Това може да доведе до нови медицински лечения или да улесни запаметяването.
Човешкият мозък е една от най-сложните структури във Вселената. Той съдържа стотици милиарди неврони. Всеки от тях изпраща сигнали към друг, образувайки сложни вериги и мрежи. Те обуславят практически всичко, което мислите и правите. Това означава, че проблемите с тези мрежи имат потенциала да повлияят на всеки аспект от вашето здраве и живот.
По-добър мозък
Тъй като мозъчните сигнали са електрохимични, някои проблеми възникващи в мозъка, могат да бъдат лекувани чрез промяна на мозъчната химия с лекарства. Ако обаче лекарствата не могат да помогнат, лекарите опитват да променят мозъчната функция чрез електрическо стимулиране на органа. Това може да се направи инвазивно с мозъчни импланти или неинвазивно с електроди. Последните образуват магнитни импулси, които преминават през черепа.
Мозъчната стимулация е постигнала забележителни резултати при някои хора с травматични мозъчни наранявания, хранителни разстройства, двигателни разстройства, резистентна на лечение депресия и други. За съжаление и двата подхода имат редица ограничения.
Докато имплантите могат да дадат на лекарите прецизен контрол върху това къде и как се стимулира мозъкът, операцията е рискована и може да доведе до увреждане. Мозъчните импланти обикновено стават по-малко ефективни с течение на времето, тъй като около тях се образува белег. Междувременно неинвазивните техники са по-малко прецизни и не са ефективни при стимулиране на региони дълбоко в органа.
Нов подход
Ултразвуковата стимулация е обещаваща алтернатива на съществуващите методи. Звуковите вълни не само могат да проникнат по-дълбоко, но също така могат да бъдат контролирани с изненадваща прецизност. Благодарение на това лекарите могат да стимулират определени региони, без да подлагат пациентите на инвазивни операции.
Ултразвуковата мозъчна стимулация е обещаваща за лечение на депресия, хронична болка и дори болестта на Алцхаймер. Все още има много неща за подхода, които изследователите не разбират напълно, включително как работи и колко дълго могат да продължат ефектите.
Корейски открития
Учени от Института за фундаментални науки (IBS) в Южна Корея сега изясняват част от тази мистерия с нова ултразвукова техника за мозъчна стимулация. Те я наричат моделиран нискоинтензивен нискочестотен ултразвук (LILFUS).
Тази форма на ултразвук имитира мозъчни вълни, които са често срещани по време на процесите на учене и запаметяване. Идеята е да се използват за модулиране на невропластичността и способността на мозъка да формира нови функционални връзки.
Учените стимулират мозъците на мишки непрекъснато или периодично с импулси, последвани от кратки периоди на почивка. След периодичното стимулиране, потенциалът за образуване на силни връзки между невроните в целевата част се увеличава. Междувременно непрекъснатото стимулиране има обратен ефект, намалявайки потенциала за формиране на силни връзки.
Ултразвукът променя начина, по който вид мозъчна клетка, наречена астроцит, абсорбира калций и освобождава химикали, които позволяват на невроните да комуникират. Диференциалните ефекти на периодичната и непрекъснатата стимулация са свързани предимно с динамиката на калция в мозъка. Стимулацията индуцира по-силен калциев отговор, потенциално водещ до повишени възбудителни сигнали и невронна активност. От друга страна, продължителната стимулация може да предизвика по-малко калциева модулация, което води до по-инхибиращ ефект върху мозъчната функция.
Направени са тестове, как ултразвуковата стимулация може да повлияе на ученето. Изследователите доставят периодична, непрекъсната или фалшива стимулация на мозъците при мишките, преди да ги обучат да хващат хранителни пелети през процеп в прозрачно парче пластмаса.
Прилагането на периодична стимулация към частта от мозъка, контролираща недоминиращия преден крайник на мишката, подобрява способността на гризача да реагира адекватно на задачата. Продължителното и фиктивно стимулиране няма значителен ефект върху обучението.
Ултразвуковата стимулация може да модулира невропластичността, но ефектът до сега е бил краткотраен, с продължителност само около 10 минути. Това ограничава неговата полезност. В новите изследвания ефектът продължава около час.
Този подход не само осигурява прецизна стимулация на дълбоки мозъчни зони в сравнение със съществуващите неинвазивни невромодулационни методи, като rTMS и tDCS, но също така осигурява дългосрочни последици с минимални странични ефекти.
С поглед в бъдещето
Необходими са много повече изследвания, за да се тества ефикасността и безопасността на техниката. Ако тя може да модулира невропластичността при хората по начина, по който може при мишките, изглежда има безброй приложения.
Прекъснатата стимулация може да бъде полезна в ситуации, при които увеличаването на невропластичността подпомага пациентите по време на рехабилитация след инсулт или когато се опитвате да подобрите когнитивните способности при хора с болестта на Алцхаймер.
Възможно е техниката да подобри обучението на хора. Представете си бъдеще, в което няколко минути неинвазивна ултразвукова стимулация преди тренировка ви помага да овладеете ново умение по-бързо.
Тази новаторска технология може да революционизира лечението на мозъчни заболявания и да подобри когнитивната функция, дори при здрави индивиди.
