Найден способ не требующей хирургического вмешательства глубокой стимуляции мозга

Швейцарские ученые нашли способ сделать неинвазивную стимуляцию головного мозга электрическими импульсами гораздо точнее. Методику уже испытали на мышах, с результатами чего можно ознакомиться на страницах Cell Systems.

Работа мозга обеспечивается электрохимическими сигналами, связывающими отдельные нейроны и целые нейросети. При некоторых заболеваниях эти ритмы становятся слишком слабыми, чрезмерно сильными или плохо синхронизированными. Целенаправленная стимуляция электрическими импульсами конкретных мозговых цепей в таких случаях может помочь восстановить здоровые, функциональные паттерны активности.

«Задача — не стимулировать весь мозг целиком, а воздействовать на определенную сеть, активность в которой нарушена. Однако некоторые области, критически важные для движения, памяти или эмоциональной регуляции, залегают глубоко в мозге, что делает трудным их неинвазивное и точное достижение», — говорит профессор Валерио Дзерби из Женевского университета, руководивший исследованием.

Еще недавно глубинная стимуляция мозга была невозможной без хирургического вмешательства — и применялась она, понятное дело, в исключительных случаях. Впечатляющим прорывом стала разработка темпоральной интерференционной стимуляции (TIS), при которой мозг облучают двумя высокочастотными электрическими полями с помощью электродов на коже головы. В точке пересечения глубоко внутри эти поля создают интерференцию, которая и воздействует на целевую структуру.

«К высоким частотам нейроны не очень чувствительны, а низкую разностную частоту, возникающую в результате взаимодействия двух сигналов, они отлично улавливают. Теоретически эта интерференция позволяет нам воздействовать на глубокую область, сильно не стимулируя ткани, через которые проходит сигнал, однако масштаб периферических эффектов до сих пор никто толком не измерял, — объясняет Дзерби. — А не зная точно, что происходит в остальном мозге, мы не можем безопасно применять ее на людях».

В эксперименте мышам стимулировали медиальную префронтальную кору под контролем электрофизиологии, кальциевой визуализации и функциональной МРТ. «Благодаря функциональной МРТ мы смогли визуализировать все активированные области и количественно оценить нежелательные эффекты», — продолжает нейробиолог.

Оказалось, TIS действительно модулирует нейронную активность в нецелевых областях — примерно в 6 раз слабее, чем в целевой. Чтобы повысить точность, решили добавить третью пару электродов, генерирующую «гасящее» электрическое поле.

«Мы ввели поле, призванное подавлять интерференцию там, где она нежелательна, сохраняя при этом эффективность нужной нам стимуляции», — уточняет профессор.

Такое усовершенствование значительно повысило прицельность TIS — в нужной точке поле осталось почти таким же, а помехи в нецелевых областях ослабли по сравнению с ним в 15 раз.

Эти результаты пока не позволяют рассматривать TIS как прямую замену глубокой стимуляции мозга, но они заметно укрепляют ее клинический потенциал — и этот подход если не заменит существующих методы терапии, то точно дополнит их. «Понимание и умение ограничивать нежелательные эффекты TIS было обязательным шагом перед рассмотрением более широких клинических применений», — заключил Дзерби.

Ученым удалось повлиять на поведение человека, облучив его голову ультразвуком

Разработаны контактные линзы для лечения депрессии

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX