Новое ультразвуковое устройство может стимулировать несколько сетей головного мозга

Учёные из ETH Zurich, Университета Цюриха и Нью-Йоркского университета разработали устройство, которое позволяет одновременно стимулировать три или пять точно определённых точек в мозге.

Неинвазивная стимуляция мозга

Впервые новая ультразвуковая методика позволяет исследователям одновременно стимулировать несколько участков мозга. Это открывает новые возможности для лечения таких разрушительных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и депрессия.

Физиотерапевты давно используют ультразвук для нагрева тканей организма, а онкологические хирурги применяют ультразвук высокой интенсивности для разрушения опухолей. В последнее десятилетие учёные также исследуют, как ультразвук низкой интенсивности может целенаправленно влиять на нейронную активность в мозге.

Исследователи из ETH Zurich, Университета Цюриха и Нью-Йоркского университета улучшили технику ультразвуковой стимуляции в мозге. Они разработали устройство, которое позволяет стимулировать три или пять точно определённых точек в мозге одновременно.

Как работает новая методика

Принцип работы устройства основан на взаимодействии ультразвуковых волн. Учёные помещают устройство на голову, и оно генерирует короткие ультразвуковые импульсы, которые интерферируют друг с другом в мозге. Это похоже на голограмму — трёхмерное изображение, которое создаётся взаимодействием световых волн.

В новом методе, разработанном исследователями из Цюриха и Нью-Йорка, отдельные фокусные точки создаются путём наложения большого количества ультразвуковых волн. Это позволяет работать с более низкой интенсивностью ультразвука по сравнению с одноточечной стимуляцией.

«Чем менее интенсивен ультразвук, тем безопаснее этот процесс для мозга», — объясняет профессор Даниэль Разански из ETH Zurich и Университета Цюриха.

Ранее подходы к ультразвуковой нейромодуляции часто страдали от эффекта «всё или ничего»: если ультразвук был слишком слабым, он не имел эффекта, а чрезмерно высокая интенсивность приводила к неконтролируемому возбуждению всего мозга, что несло риск повреждения мозга.

Потенциал для лечения заболеваний

Новый метод может быть использован не только для активации мозговых сетей, но и для одновременной визуализации этой активации с помощью визуализации. Это позволяет исследователям сразу видеть, какие сети были активированы.

Новое устройство и эксперименты проводились в Цюрихе. Группа Разански специализируется на разработке методов ультразвуковой и оптической визуализации, а коллеги из Нью-Йорка внесли свой вклад в области неврологии.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering. Оно не было направлено на медицинское применение, а служило для разработки технологии.

Финансирование исследования осуществлялось Национальными институтами здравоохранения США. Однако из-за политического давления агентство больше не выделяет средства международным партнёрам, поэтому исследователи не могут продолжать сотрудничество в рамках текущего проекта. Разански хочет продолжить работу с другими источниками финансирования.

Далее исследователи хотят сосредоточиться на применении технологии в различных моделях заболеваний мозга на животных. Помимо болезни Альцгеймера, тремора и эпилепсии, другие потенциальные медицинские применения включают депрессию, болезнь Паркинсона и реабилитацию после инсульта.

Источник