Новая методика стимуляции мозга может помочь в лечении мозговых расстройств

Изображение: (cc) geralt
Человеческий мозг
Человеческий мозг
Человеческий мозг

Революционную методику, которая открывает новые пути для лечения расстройств головного мозга, разработала группа корейских ученых из Центра познания и социальности Института фундаментальных наук (IBS), 24 февраля сообщает пресс-служба института.

Ученые под руководством доктора Пак Чжу Мина разработала неинвазивный метод стимуляции мозга под названием Patterned Low-Intensity Low-Frequency Ultrasound (LILFUS). Исследование метода показало его огромный потенциал для формирования длительных изменений в функциях мозга, которые были нарушены в результате различных неврологических расстройств.

В настоящее время в таких целях используются транскраниальные (через кости черепа) методы магнитной и электрической (постоянным или переменным током) стимуляции мозга, однако каждый из них обладает определенными ограничениями, не позволяющими добиться высокого пространственного разрешения и глубины проникновения воздействия. В результате врачу трудно выполнить точную стимуляцию определенных областей мозга с оптимальной эффективностью.

Превосходный контроль и терапевтический эффект дают при специфической глубокой стимуляции мозга инвазивные методы, но они требуют хирургических вмешательств, что сопряжено с такими рисками, как повреждение тканей, воспаление и инфекция.

Исследователи IBS решили использовать для точной стимуляции определенных областей мозга ультразвук. Его преимуществом, в отличие от электромагнитных волн, является способность проникать глубоко в ткани мозга. При этом, как обнаружили исследователи, ультразвуковая стимуляция может модулировать нейронную пластичность (способность мозга перестраивать себя), активируя ключевые молекулярные пути такой перестройки.

Исследование установило, что ультразвук оказывает влияние на механочувствительные кальциевые каналы в астроцитах, контролирующих способность клеток поглощать кальций и высвобождать нейромедиаторы.

Ученые определили параметры ультразвука, которые имитируют мозговые волны тета (5 Гц) и гамма (30 Гц) колебаний, наблюдаемые в мозгу при обучении и запоминании, и на их основе разработали свой неинвазивный метод стимуляции мозга — LILFUS.

С его помощью исследователи могли как активировать, так и деактивировать выбранные области мозга. Эксперимент на мышах показал, что именно прерывистое воздействие ультразвука вызывает длительный эффект активности, а непрерывное воздействие, наоборот, вызывает длительную депрессию.

При этом такая технология позволяет ускорять процесс обучения и приобретения новых двигательных навыков. Так, мыши, когда исследователи воздействовали ультразвуком на моторную область коры их головного мозга, демонстрировали значительные успехи в обучении новым двигательным навыкам.

Они научились ловко дотягиваться до пищи одной передней лапкой, чего в природе мыши никогда не делают. Этот эффект потенциально применим в реабилитационной терапии людей, перенесших инсульт, который привел у них к двигательным нарушениям.

Однако полученные в ходе этого исследования результаты говорят о более широких потенциальных возможностях LILFUS, чем просто регулирование двигательной функции.

Новый метод может быть использован для лечения депрессий, которые характеризуются измененными возбудимостью и пластичностью мозга. А дальнейшие исследования возможностей LILFUS после его адаптации под различные протоколы стимуляции мозга, возможно, позволят найти способы лечения других его патологических состояний — от сенсорных нарушений до когнитивных расстройств.

Доктор Пак так охарактеризовал полученные результаты работы: «Это исследование не только разработало новую и безопасную технологию нейронной регуляции с длительными эффектами, но и раскрыло изменения молекулярного механизма, участвующие в нейронной регуляции с помощью ультразвуковых волн головного мозга».

Далее он сообщил, что его группа планирует «продолжить исследования, чтобы применить эту технологию для лечения мозговых расстройств, связанных с аномальным возбуждением и торможением мозга, а также для улучшения когнитивных функций».