Студија миша: Истраживачи осмишљавају неинвазивни облик дубоке стимулације мозга

Истраживачи са Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи (МИТ), у сарадњи са Бетх Исраел Деацонесс Медицал Центер (БИДМЦ) и фондацијом ИТ’ИС у Швајцарској, осмислили су неинвазивни облик дубоке стимулације мозга.

Овај нови приступ могао би дубоку стимулацију мозга учинити мање ризичном, јефтинијом и приступачнијом пацијентима са Паркинсоновом болешћу и другим поремећајима. Уместо да захтева операцију имплантације електрода у мозак, ова нова метода делује применом електрода на власиште.

До сада је нови приступ проучаван на живим мишевима где је показано да селективно стимулише дубоке мождане структуре без утицаја на активност ћелија у горњим регионима. Налази су објављени у часопису Ћелија.

„Традиционална дубока стимулација мозга захтева отварање лобање и уградњу електроде, што може имати компликације. Друго, само мали број људи може да се бави овом врстом неурохирургије “, каже старији аутор Ед Боиден, ванредни професор биолошког инжењерства и мозга и когнитивних наука на МИТ-у.

Традиционална дубока стимулација мозга успешно се користи код многих пацијената са Паркинсоновом болешћу. Такође се користи за лечење неких пацијената са опсесивним компулзивним поремећајем, епилепсијом и депресијом, а тренутно се истражује као лек за аутизам. Нови, неинвазивни приступ могао би олакшати прилагођавање дубоке стимулације мозга за лечење додатних поремећаја, кажу истраживачи.

„Уз способност неинвазивне стимулације можданих структура, надамо се да ћемо можда помоћи у откривању нових циљева за лечење можданих поремећаја“, каже водећи аутор чланка Нир Гроссман, бивши постдоц из Веллцоме Труст-МИТ-а који ради у МИТ-у и БИДМЦ-у. сада је истраживач на Империал Цоллеге Лондон.

Када се лечи Паркинсонова болест, електроде се обично постављају у субталамичко језгро, структуру сочива која се налази испод таламуса, дубоко у мозгу. Показало се да електрични импулси испоручени у овај део мозга побољшавају многе симптоме болести, али операција потребна за имплантацију електрода носи ризике, укључујући хеморагију у мозгу и инфекцију.

Други истраживачи су покушали да неинвазивно стимулишу мозак користећи технике као што је транскранијална магнетна стимулација (ТМС), која је одобрена од стране ФДА за лечење депресије. С обзиром да је ТМС неинвазиван, он се такође користи код нормалних људских људи за проучавање основне науке о сазнању, осећањима, сензацијама и кретању.

Међутим, коришћење ТМС-а за стимулисање дубоких можданих структура такође може резултирати снажним стимулисањем површинских региона, што резултира модулацијом вишеструких можданих мрежа.

Истраживачи са МИТ-а схватили су како да изврше електричну стимулацију дубоко у мозгу, помоћу електрода постављених на власиште, користећи предност феномена познатог као привремене сметње.

Ова стратегија захтева стварање две високофреквентне електричне струје помоћу електрода постављених изван мозга. Ова поља су пребрза да би покретала неуроне. Међутим, ове струје ометају једна другу на такав начин да се тамо где се пресеку, дубоко у мозгу, унутар неурона генерише мали регион нискофреквентне струје. Ова нискофреквентна струја може се користити за покретање електричне активности неурона, док високофреквентна струја пролази кроз околно ткиво без ефекта.

Подешавањем фреквенције ових струја и променом броја и места електрода, истраживачи могу да контролишу величину и локацију можданог ткива које прима нискофреквентну стимулацију. Они могу циљати локације дубоко у мозгу без утицаја на било коју од околних можданих структура. Такође могу да управљају локацијом стимулације, без померања електрода, мењајући струје. На тај начин би се могле подстакнути дубоке мете, како за терапијску употребу, тако и за основна научна истраживања.

„Можете да идете према дубоким циљевима и поштедите прекомерне неуроне, иако просторна резолуција још увек није тако добра као дубока стимулација мозга“, каже Боиден, члан МИТ-ове Медијске лабораторије и Института за истраживање мозга МцГоверн.

Ли-Хуеи Тсаи, директор МИТ-овог Института за учење и памћење Пицовер, и истраживачи у својој лабораторији тестирали су ову технику на мишевима и открили да могу стимулисати мале регије дубоко у мозгу, укључујући и хипокампус. Такође су могли да померају место стимулације, омогућавајући им да активирају различите делове моторног кортекса и подстичу мишеве да померају удове, уши или бркове.

„Показали смо да можемо врло прецизно да циљамо мождани регион како бисмо изазвали не само неуронску активацију већ и бихевиоралне реакције“, каже Тсаи. „Мислим да је то врло узбудљиво јер изгледа да Паркинсонова болест и други поремећаји покрета потичу из врло одређеног дела мозга, а ако то можете циљати, имате потенцијал да то преокренете.“

Значајно је да нови приступ није активирао неуроне у кортексу, пределу који лежи између електрода на лобањи и мете дубоко у мозгу. Истраживачи такође нису открили штетне ефекте ни у једном делу мозга.

Извор: Массацхусеттс Институте оф Тецхнологи