Desetljećima znanstvenici traže načine za utjecaj na funkciju mozga bez kirurških zahvata, s ciljem napretka u neuroznanosti i liječenju neuroloških poremećaja. Perspektivni pristup tom nastojanju dolazi iz transkranijalne ultrazvučne stimulacije (TUS), koja šalje nježne mehaničke impulse neuronima, suptilno mijenjajući način na koji te stanice komuniciraju.
Tradicionalni TUS uređaji imali su problema s preciznim dosezanjem dubokih regija mozga, često pogađajući šire područje od željenog. Te su ograničenosti smanjivale mogućnosti ciljanog neuromoduliranja. Sada, studija objavljena u Nature Communications predstavlja velik napredak, odnosno novi ultrazvučni uređaj sposoban precizno utjecati na duboke dijelove mozga neinvazivno, ciljajući područja otprilike 1000 puta manja od standardnih dosadašnjih sustava i 30 puta manja od prethodnih takvih uređaja.
Nove mogućnosti
Novi uređaj sadrži 256 elemenata raspoređenih u specijalnom kacigu kako bi usmjeravao fokusirane ultrazvučne zrake na određene regije mozga. Mekana plastična maska stabilizira glavu, povećavajući preciznost ciljanja. Znanstvenici su testirali sustav na sedam dobrovoljaca, fokusirajući se na lateralni genikulirani nukleus (LGN) u talamusu—malu, odnosno središnju strukturu mozga koja prenosi osjetilne i motoričke informacije, osobito u obradi vizualnih podražaja.
U jednom eksperimentu sudionici su gledali trepereću šahovnicu tijekom stimulacije. Funkcionalna magnetska rezonancija (fMRI) pokazala je značajno povećanu aktivnost u vizualnom korteksu, potvrđujući precizno ciljanje LGN-a. Drugi je eksperiment pokazao dugotrajan pad aktivnosti vizualnog korteksa najmanje 40 minuta nakon stimulacije, naglašavajući potencijal za dugotrajnu modulaciju. Sudionici nisu svjesno primijetili promjene u vidu, no snimke mozga pokazale su značajne promjene u neuronskoj aktivnosti.
Ovaj napredak otvara mogućnosti za istraživanja u neuroznanosti i kliničko liječenje. Po prvi put, znanstvenici mogu neinvazivno proučavati kauzalne odnose u dubokim moždanim krugovima koji su prethodno bili dostupni samo kroz kirurgiju. Klinički, ova nova tehnologija mogla bi transformirati liječenje neuroloških i psihijatrijskih poremećaja poput Parkinsonove bolesti, depresije i esencijalnog tremora, ističe u službenoj objavi Sveučilišta Oxford profesor Bradley Treeby, glavni autor navedenog istraživanja s britanskog Sveučilišnog koledža u Londonu (UCL).
Invazivni zahvati više nisu jedina opcija
Ovaj novi uređaj za stimulaciju mozga predstavlja proboj u našoj sposobnosti preciznog ciljana dubokih moždanih struktura koje je ranije bilo nemoguće dosegnuti neinvazivno, nadovezala se Ioana Grigoras, jedna od autorica studije sa Sveučilišta u Oxfordu.
Nekoliko članova tima osnovalo je NeuroHarmonics, UCL-ovu spinout tvrtku koja razvija nosivu verziju navedenog novot TUS sustava.
Dizajnirali smo sustav da bude kompatibilan s istodobnim fMRI-om, što nam omogućuje praćenje učinaka stimulacije u stvarnom vremenu, pojasnila je Eleanor Martin s UCL-a, isto tako jedna od autorica navedenog istraživanja.
Iako su potrebna daljnja istraživanja kako bi se u potpunosti razumjeli mehanizmi novog TUS-a, ta tehnologija označava značajan korak prema sigurnom, preciznom i reverzibilnom moduliranju dubokih moždanih struktura, u svrhu istraživanja i kliničke primjene.
