Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατέγραψαν οπτικά πώς υπερηχητικά κύματα, κατευθυνόμενα ως ολογραφία, μπορούν να ενεργοποιήσουν συγκεκριμένα νευρικά κυκλώματα στον εγκέφαλο ζωντανών οργανισμών. Η πρωτοποριακή αυτή μελέτη, δημοσιευμένη στο Nature Biomedical Engineering, ανοίγει νέους ορίζοντες για την αντιμετώπιση νευρολογικών και ψυχικών παθήσεων – όχι χειρουργικά, αλλά εξωτερικά, μέσω υπερήχων. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του NYU Langone Health και του Πανεπιστημίου και Πολυτεχνείου της Ζυρίχης (ETH Zurich), συνδυάζοντας τεχνολογία αιχμής με πρωτοφανή ακρίβεια στην απεικόνιση της εγκεφαλικής δραστηριότητας.
Υπέρηχοι και εγκέφαλος: Μια αόρατη “γλώσσα” ενεργοποίησης
Η τεχνολογία που εξετάζεται ονομάζεται διακρανιακή υπερηχητική διέγερση (TUS – Transcranial Ultrasound Stimulation). Αντίθετα με τις πιο επιθετικές τεχνικές – όπως οι εγκεκριμένες από τον FDA εφαρμογές που χρησιμοποιούν έντονους υπερήχους για την εξόντωση νευρώνων σε ασθενείς με Πάρκινσον – η νέα προσέγγιση βασίζεται σε χαμηλής έντασης υπερηχητικά κύματα που δεν σκοτώνουν τα κύτταρα, αλλά τα ενεργοποιούν προσωρινά. Αυτό επιτρέπει τον έλεγχο της λειτουργίας ολόκληρων νευρωνικών κυκλωμάτων, προκαλώντας ενεργοποίηση περιοχών του εγκεφάλου που συνδέονται μεταξύ τους, χωρίς χειρουργική επέμβαση ή φαρμακευτική αγωγή.
Οπτική καταγραφή με χρήση φθορισμού και υπερηχητικών ολογραφιών
Το πραγματικό κατόρθωμα της μελέτης ήταν η οπτική επιβεβαίωση της ενεργοποίησης εγκεφαλικών κυκλωμάτων. Μέχρι σήμερα, η κατανόηση των επιπτώσεων των υπερήχων στον εγκέφαλο γινόταν κυρίως σε επίπεδο εργαστηριακών κυττάρων – κάτι που δεν αντανακλά τις φυσικές συνθήκες στο εσωτερικό ενός ζωντανού εγκεφάλου, ειδικά λόγω της παρεμβολής του κρανίου. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα ειδικά σχεδιασμένο κράνος με 512 πομπούς υπερήχων, που δημιουργούσαν ηχητικές ολογραφίες – τρισδιάστατα σχήματα όπως τρίγωνα και πεντάγωνα από κύματα ήχου.
Όταν τα κύματα συγκεντρώνονταν σε συγκεκριμένα σημεία του εγκεφάλου, ενεργοποιούσαν νευρώνες, οι οποίοι με τη σειρά τους παρήγαν φθορίζουσα ακτινοβολία, την οποία κατέγραφε μια κάμερα μέσω ειδικού ινώδους ενδοσκοπίου. Το αποτέλεσμα ήταν μια ζωντανή απεικόνιση της δραστηριότητας του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο.
Το πλεονέκτημα της κυκλωματικής στόχευσης
Ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ευρήματα ήταν ότι οι νευρώνες γίνονται 10 φορές πιο ευαίσθητοι στους υπερήχους όταν αυτοί στοχεύουν κυκλώματα αντί για μεμονωμένες περιοχές. Όπως εξηγεί ο καθηγητής Shy Shoham, συν-επικεφαλής της μελέτης και διευθυντής του Tech4Health Institute στο NYU, αυτή η προσέγγιση επιτρέπει μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα με χαμηλότερη ένταση υπερήχων, κάτι που ενισχύει την ασφάλεια της μεθόδου. «Αυτό το εύρημα μάς φέρνει πιο κοντά στη χρήση της TUS ως θεραπευτικής επιλογής για ψυχικές διαταραχές, όπως η κατάθλιψη ή η αγχώδης διαταραχή», σημειώνει ο Shoham.
Το μέλλον της TUS: Από ποντίκια σε ανθρώπους
Η μελέτη, αν και πραγματοποιήθηκε σε ποντίκια, αναπαράγει με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο ένας ενεργοποιημένος νευρώνας επηρεάζει συνδεδεμένα κυκλώματα σε απομακρυσμένες περιοχές του εγκεφάλου – κάτι που ισχύει και στους ανθρώπους. Ο επόμενος στόχος των ερευνητών είναι η διέγερση πιο σύνθετων κυκλωμάτων και η εμβάθυνση της ενεργοποίησης σε βαθύτερες εγκεφαλικές δομές. Ήδη, κάποιες από αυτές τις τεχνικές δοκιμάζονται σε κλινικά περιβάλλοντα, γεγονός που αφήνει υποσχέσεις για τη χρήση τους στο σχεδιασμό εξατομικευμένων θεραπειών.
Η τεχνολογία ως «κλειδί» για τον εγκέφαλο
Η δυνατότητα στοχευμένης ενεργοποίησης του εγκεφάλου χωρίς χειρουργείο ή φαρμακευτική παρέμβαση, ανοίγει τον δρόμο για νέες θεραπείες ψυχικών και νευρολογικών ασθενειών με ακρίβεια, ασφάλεια και ελάχιστες παρενέργειες. Αν τα επόμενα βήματα επιβεβαιώσουν την ασφάλεια και αποτελεσματικότητα της τεχνικής στους ανθρώπους, δεν αποκλείεται σύντομα να δούμε συσκευές που στοχεύουν τον εγκέφαλο με υπερηχητικές “ολογραφίες”, για την ανακούφιση από κατάθλιψη, χρόνιο άγχος ή ακόμη και επιληψία – όλα αυτά χωρίς να χρειάζεται να ανοίξει κανείς το κρανίο.
Βρείτε μας στο Google News. Πατήστε εδώ!