Naukowcy z University College London (UCL) i Uniwersytetu Oksfordzkiego opracowali przełomowe urządzenie ultradźwiękowe, które umożliwia precyzyjną stymulację głęboko położonych struktur mózgu bez konieczności operacji. Nowa technologia może zrewolucjonizować nie tylko badania nad mózgiem, lecz także leczenie takich schorzeń jak choroba Parkinsona, depresja czy drżenie samoistne.
Badania zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications i potwierdzają skuteczność nowego systemu opartego na przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej (transcranial ultrasound stimulation, TUS).
Z tego artykułu dowiesz się…
- Na czym polega działanie hełmu ultradźwiękowego opracowanego przez UCL i Uniwersytet Oksfordzki.
- W jaki sposób technologia umożliwia nieinwazyjną, precyzyjną stymulację głębokich struktur mózgu.
- Jakie wyniki przyniosły badania z udziałem ochotników i co mówią one o potencjale klinicznym metody.
- Dlaczego ta innowacja może zrewolucjonizować leczenie choroby Parkinsona i innych schorzeń neurologicznych.
Czym różni się nowe urządzenie od dotychczasowych technologii?
Dotychczasowe systemy TUS miały ograniczoną zdolność do selektywnego oddziaływania na głębokie obszary mózgu – ich działanie obejmowało zbyt szerokie obszary, co zmniejszało precyzję neuromodulacji. Nowe urządzenie rozwiązuje ten problem.
Zbudowane z 256 indywidualnych elementów umieszczonych w specjalnym hełmie, kieruje skupione wiązki ultradźwięków do wybranych części mózgu, umożliwiając zwiększenie lub zmniejszenie aktywności neuronów w konkretnych strukturach.
Jak wyjaśnia dr Ioana Grigoras z Uniwersytetu Oksfordzkiego:
To nowatorskie urządzenie do stymulacji mózgu stanowi przełom w naszej zdolności precyzyjnego oddziaływania na głębokie struktury mózgu, do których wcześniej nie można było dotrzeć w sposób nieinwazyjny.
Precyzja działania potwierdzona w badaniach
System został przetestowany na siedmiu ochotnikach, a celem stymulacji było jądro kolankowate boczne (LGN) – struktura wzgórza odpowiadająca za przetwarzanie informacji wzrokowych.
W pierwszym eksperymencie, uczestnicy obserwowali migającą szachownicę. W trakcie stymulacji ultradźwiękowej odnotowano znaczący wzrost aktywności w korze wzrokowej (potwierdzony badaniem fMRI), co wskazuje na precyzyjne ukierunkowanie impulsów na LGN.
Drugi eksperyment wykazał długotrwały spadek aktywności w korze wzrokowej, utrzymujący się co najmniej 40 minut po zakończeniu stymulacji. To dowód na możliwość wywoływania trwałych zmian w funkcjonowaniu mózgu.
Co istotne, uczestnicy nie byli świadomi zmian podczas eksperymentu – jedynie obrazowanie mózgu ujawniło rzeczywiste zmiany w aktywności neuronalnej.
Nowe możliwości leczenia choroby Parkinsona i innych zaburzeń
Obecnie stosowana głęboka stymulacja mózgu (DBS) w chorobie Parkinsona wymaga wszczepienia elektrod i przeprowadzenia zabiegu neurochirurgicznego. Nowe urządzenie ultradźwiękowe może stanowić nieinwazyjną alternatywę, oferując porównywalną precyzję bez konieczności interwencji chirurgicznej.
Profesor Bradley Treeby z Wydziału Fizyki Medycznej i Inżynierii Biomedycznej UCL podkreślił:
Ten postęp otwiera możliwości zarówno dla badań neurologicznych, jak i leczenia klinicznego. Po raz pierwszy naukowcy mogą w sposób nieinwazyjny badać związki przyczynowo-skutkowe w głębokich obwodach mózgu, do których wcześniej dostęp był możliwy wyłącznie za pomocą operacji.
I dodaje:
Klinicznie rzecz biorąc, ta nowa technologia może zrewolucjonizować leczenie zaburzeń neurologicznych i psychiatrycznych, takich jak choroba Parkinsona, depresja i drżenie samoistne, oferując niespotykaną dotąd precyzję w oddziaływaniu na określone obwody mózgowe, które odgrywają kluczową rolę w tych schorzeniach.
Kompatybilność z obrazowaniem i potencjał terapeutyczny
Urządzenie zostało zaprojektowane z myślą o jednoczesnym obrazowaniu fMRI, co pozwala na śledzenie efektów stymulacji w czasie rzeczywistym. To umożliwia rozwój terapii personalizowanych i neuromodulacji w pętli zamkniętej – czyli dostosowywania parametrów stymulacji na bieżąco w zależności od reakcji mózgu.
Dr Eleanor Martin z UCL zaznacza:
Zaprojektowaliśmy system tak, aby był kompatybilny z jednoczesnym obrazowaniem fMRI, co pozwala nam monitorować efekty stymulacji w czasie rzeczywistym. Otwiera to ekscytujące możliwości neuromodulacji w pętli zamkniętej i terapii spersonalizowanych.
NeuroHarmonics – droga do wdrożenia technologii w praktyce klinicznej
Aby przenieść innowację do praktyki, część zespołu badawczego powołała spółkę spin-out NeuroHarmonics, której celem jest opracowanie mobilnej, przenośnej wersji systemu. Ma ona służyć zarówno celom klinicznym, jak i terapeutycznym.
Rozwiązanie to ma potencjał, by wejść do codziennej praktyki w neurologii, psychiatrii, a nawet w zastosowaniach neurorehabilitacyjnych – bezpiecznie, precyzyjnie i bez potrzeby operacji.
👉 Wyniki oraz opis badań znajdziesz pod TYM LINKIEM
Główne wnioski
- Naukowcy z UCL i Uniwersytetu Oksfordzkiego opracowali urządzenie do przezczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej (TUS), które precyzyjnie oddziałuje na głębokie struktury mózgu bez konieczności operacji.
- System wykorzystuje 256 elementów zamontowanych w specjalnym hełmie i umożliwia stymulację obszarów nawet 1000 razy mniejszych niż dotychczasowe technologie.
- W badaniach fMRI potwierdzono skuteczność ukierunkowanej stymulacji jądra kolankowatego bocznego (LGN), a zmiany w aktywności mózgu utrzymywały się przez co najmniej 40 minut po zakończeniu procedury.
- Technologia może stanowić nieinwazyjną alternatywę dla głębokiej stymulacji mózgu (DBS) w leczeniu choroby Parkinsona, depresji i innych zaburzeń neurologicznych, oferując bezpieczną, odwracalną i powtarzalną metodę terapii.
Źródło:
- University College London
- Nature Communications
