Νευροεπιστήμη: Κράνος υπερήχων διεγείρει τον εγκέφαλο χωρίς χειρουργείο

Η νευροεπιστήμη μόλις έκανε ένα μεγάλο άλμα: ερευνητές ανέπτυξαν ένα ειδικό κρανίο-κράνος υπερήχων (helmet) που μπορεί να διεγείρει περιοχές του εγκεφάλου πολύ βαθιά, χωρίς να απαιτείται χειρουργική επέμβαση. Είναι μια καινοτομία με τεράστιες δυνατότητες για θεραπεία νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών αλλά και για βασική κατανόηση του πώς λειτουργούν οι εγκεφαλικές διεργασίες.

Τι ακριβώς κάνει το καινούργιο σύστημα

Το νέο σύστημα βασίζεται στην Τρανσκρανιακή Υπέρηχη Διεγέρση (Transcranial Ultrasound Stimulation, TUS). Αντί για εμφυτεύματα ή ηλεκτρικούς πόλους που εισάγονται χειρουργικά μέσα στον εγκέφαλο, χρησιμοποιεί κύματα υπερήχων που εκπέμπονται από πολλαπλά στοιχεία ενός κράνους.

• Το κράνος περιλαμβάνει 256 στοιχεία υπερήχου, που συνεργάζονται ώστε να εστιάζουν τον υπέρηχο σε πολύ μικρές περιοχές του εγκεφάλου — περίπου 1.000 φορές πιο μικρές από αυτές που στοχεύουν τα συμβατικά συστήματα υπερήχων, και 30 φορές πιο μικρές από προηγούμενα συστήματα για βαθιά εγκεφαλική διεγέρση.

• Έχει σχεδιαστεί ώστε να χρησιμοποιείται με ταυτόχρονη μαγνητική τομογραφία (fMRI), επιτρέποντας την παρακολούθηση των επιδράσεων σε πραγματικό χρόνο.

• Μια ελαστική μάσκα προσώπου βοηθά να σταθεροποιείται το κεφάλι για ακρίβεια, και το σύστημα σχεδιάστηκε με τρόπο που να προσαρμόζεται στο κεφάλι καθενός ώστε να μεγιστοποιείται η ακρίβεια και η αποδοτικότητα.

Πώς δοκιμάστηκε και τι έδειξε

Οι ερευνητές έκαναν πειράματα σε επτά ανθρώπινες εθελόντριες/ες:

• Θεράπευσαν το lateral geniculate nucleus (LGN), μια μικρή περιοχή στον θάλαμο του εγκεφάλου που εμπλέκεται στην επεξεργασία της οπτικής πληροφορίας.

• Σε ένα πείραμα, οι συμμετέχοντες κοιτούσαν ένα αναβοσβήνον πλακιδωτό μοτίβο (checkerboard), που ενεργοποιεί τον οπτικό φλοιό. Κατά τη διάρκεια της ενεργοποίησης με το κράνος υπερήχων, ο οπτικός φλοιός έδειξε σημαντικά αυξημένη δραστηριότητα, κάτι που υποδεικνύει ότι η διέγερση έφτασε με ακρίβεια στο στόχο.

• Ένα δεύτερο πείραμα απέδειξε ότι μετά τη διέγερση η δραστηριότητα του οπτικού φλοιού μειώθηκε για τουλάχιστον 40 λεπτά, υποδεικνύοντας ότι οι επιδράσεις δεν εξαφανίζονται αμέσως όταν σταματά η ενεργοποίηση.

Γιατί είναι σημαντικό

Οι δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας είναι πολλές και εντυπωσιακές:

• Αντικατάσταση της χειρουργικής παρέμβασης: Σε ασθενείς με νόσο Πάρκινσον, τρέμουλο (essential tremor), κατάθλιψη ή άλλες διαταραχές που μέχρι τώρα απαιτούν εμφυτεύματα ή χειρουργικές τεχνικές, αυτό το σύστημα προσφέρει μια μη-επεμβατική επιλογή.

• Μεγάλη ακρίβεια και στοχευμένη δράση: Οι περιοχές που διεγείρονται είναι πολύ μικρές, κάτι που σημαίνει ότι οι παρενέργειες και οι “παρενεργειακοί θόρυβοι” από διέγερση άλλων εγκεφαλικών τόπων είναι πολύ λιγότεροι.

• Εφαρμογή για έρευνα και θεραπευτική χρήση: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετήσουμε πώς λειτουργούν συγκεκριμένα κυκλώματα του εγκεφάλου — π.χ. στην όραση, στην κίνηση, στη διάθεση — αλλά και να σχεδιάσουμε θεραπείες που δεν θα απαιτούν τομές ή εμφυτεύματα.

Προκλήσεις και τι απομένει να γίνει

Παρά τη σημαντική πρόοδο, υπάρχουν ακόμη αρκετά ζητήματα που πρέπει να επιλυθούν:

• Ασφάλεια και μακροχρόνιες επιπτώσεις: Πρέπει να κατανοηθεί πλήρως πώς μακροχρόνια χρήση του κράνους επηρεάζει εγκεφαλικούς ιστούς, αν υπάρχουν παρενέργειες, και ποια είναι τα όρια ενέργειας και διάρκειας.

• Επεκτασιμότητα και άνεση: Το τωρινό σύστημα απαιτεί μαγνητική τομογραφία (MRI) για καθοδήγηση· για να γίνει πιο πρακτικό, πρέπει να μετατραπεί σε φορητή ή καθημερινή λύση.

• Ποικιλία στόχων και ατομικών διαφορών: Ο εγκέφαλος διαφέρει από άτομο σε άτομο — το πάχος του κρανίου, η δομή του εγκεφάλου, οι γενετικές διαφορές — όλα αυτά επηρεάζουν την ακρίβεια του υπερήχου.

• Κλινικές δοκιμές σε ασθενείς με νευρολογικές ή ψυχιατρικές διαταραχές, για να διαπιστωθεί η αποτελεσματικότητα στο πραγματικό περιβάλλον, πέρα από τους υγιείς εθελοντές.

Το κρανίο-κράνος υπερήχων αποτελεί μια επαναστατική προσέγγιση στην εγκεφαλική διέγερση — μια μέθοδος που ανοίγει τον δρόμο για μη-επεμβατικές θεραπείες νευρολογικών και ψυχιατρικών νόσων με πρωτοφανή ακρίβεια. Αν και η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, παρουσιάζει ελπίδα για ένα μέλλον όπου ουλές, χειρουργεία και εμφυτεύματα θα ανήκουν στο παρελθόν για πολλές παθήσεις. Γιατί το ξεχωριστό σε αυτή την καινοτομία είναι ότι αλλάζει τον τρόπο που κατανοούμε και θεραπεύουμε τον εγκέφαλο — όχι με τομές αλλά με ήπιες κυμάτων υπερήχων, με στόχο την ακρίβεια, με σεβασμό στο σώμα και με ορίζοντα νέων θεραπειών που μέχρι τώρα φαινόταν φουτουριστικές.