מכשיר אולטראסאונד שיכול לעורר בדיוק אזורים עמוק במוח ללא ניתוחים פותח על ידי חוקרים מ- UCL ואוניברסיטת אוקספורד, ופותח אפשרויות חדשות למחקר נוירולוגי וטיפול בהפרעות כמו מחלת פרקינסון.
מדענים מחפשים זה מכבר דרך לשנות את תפקוד המוח, מה שעלול לשפר את ההבנה שלנו כיצד המוח עובד ולעזור לטיפול במחלות נוירולוגיות, תוך שימוש בשיטות לא פולשניות שאינן כרוכות בניתוח.
טכנולוגיה אחת שיכולה לעזור היא גירוי אולטראסאונד טרנס -גולני (TUS), שהתגלה לאחרונה כי הוא מסוגל לשנות את פעילותם של נוירונים (תאי התקשורת העיקריים של המוח) על ידי אספקת פולסים מכניים עדינים המשפיעים על האופן בו תאים אלה שולחים אותות.
אולם עד היום מערכות נוכחיות נאבקו להגיע לאזורים עמוקים יותר במוח בדיוק מספיק כדי למקד למבני מוח ספציפיים. מערכות TUS קונבנציונאליות משפיעות לרוב על אזורים רחבים יותר מאשר מיועדים, מה שמגביל את התועלת שלהן לנוירומודולציה ממוקדת.
המחקר, שפורסם ב תקשורת טבעמציג מכשיר אולטראסאונד חדש המסוגל להשפיע על אזורי מוח עמוקים ללא ניתוח בפעם הראשונה, וממוקד באזורים קטנים פי 1,000 ממכשירי אולטרסאונד קונבנציונליים יכולים לאתר ו -30 פי 30 ממכשירי אולטרסאונד מוחיים עמוקים קודמים.
הטכנולוגיה החדשה כוללת 256 אלמנטים המוגדרים בתוך קסדה מיוחדת לשליחת קורות אולטרסאונד ממוקדות לחלקים ספציפיים במוח על מנת להפוך את הפעילות העצבית למעלה או למטה. זה כולל גם מסיכת פנים פלסטית רכה המסייעת למקד את גלי האולטרסאונד בצורה מדויקת יותר על ידי שמירה על הראש עדיין.
צוות המחקר הדגים את יכולות המערכת על שבעה מתנדבים אנושיים על ידי מיקוד לחלק מהאלמוס, מבנה קטן במרכז המוח המסייע להעביר מידע חושי ומוטורי, המכונה גרעין Geniculate לרוחב (LGN). ה- LGN מעורב בעיבוד מידע חזותי.
בניסוי הראשון המשתתפים התבוננו בלוח צ'ק מהבהב, ששלח אותות למוח דרך העיניים. במהלך גירוי עם מכשיר האולטראסאונד, סריקת הדמיה תהודה מגנטית פונקציונלית (FMRI) הראתה פעילות מוגברת באופן משמעותי בקליפת המוח החזותית של המשתתפים, המאשרת מיקוד מדויק של ה- LGN.
ניסוי שני חשף ירידות מתמשכות בפעילות קליפת המוח הראייה למשך 40 דקות לפחות לאחר גירוי האולטרסאונד, והדגיש את הפוטנציאל של המערכת לגרום לשינויים מתמשכים בתפקוד המוח.
למרות שהמשתתפים לא תפסו במודע שינויים במה שהם רואים במהלך הניסויים, סריקות המוח חשפו שינויים משמעותיים בפעילות העצבית. המטרה הסופית היא לרתום את ההשפעות הללו לייצור תוצאות מועילות קלינית, כמו להפסקת רעידות ידיים.
התקדמות זו פותחת הזדמנויות הן למחקר מדעי המוח והן לטיפול קליני. לראשונה, מדענים יכולים לחקור באופן בלתי פולש קשרים סיבתיים במעגלי מוח עמוקים שהיו בעבר נגישים רק באמצעות ניתוח.
מבחינה קלינית, טכנולוגיה חדשה זו יכולה להפוך את הטיפול בהפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות כמו מחלת פרקינסון, דיכאון ורעידה חיונית, ומציעה דיוק חסר תקדים במיקוד למעגלי מוח ספציפיים הממלאים תפקידי מפתח במצבים אלה.
היכולת לשנות במדויק מבני מוח עמוקים ללא ניתוח מייצגת שינוי פרדיגמה במדעי המוח, ומציעה שיטה בטוחה, הפיכה וניתנת לחזרה הן להבנת תפקוד המוח והן לפיתוח טיפולים ממוקדים. "
פרופסור בראדלי טריבי, מחבר הבכיר של המחקר מהפיזיקה הרפואית של UCL והנדסה ביו -רפואית
בנוסף ליישומי המחקר שלה, המערכת יכולה לסלול את הדרך להתערבויות קליניות חדשות. גירוי מוח עמוק (DBS), המשמש כיום לטיפול במצבים כמו מחלת פרקינסון, דורש ניתוח פולשני ונושא סיכונים הקשורים. מערכת האולטראסאונד החדשה מציעה אלטרנטיבה לא פולשנית עם דיוק דומה, ואפשר לאפשר לקלינאים לבדוק אזורים במוח שיכולים לשמש לטיפול במחלה לפני הניתוח או אפילו להחליף גישות כירורגיות לחלוטין.
מתוך הכרה בפוטנציאל הקליני הזה, כמה מחברי צוות המחקר הקימו לאחרונה את NeuroHarmonics, חברת ספינאוט של UCL המפתחת גרסה ניידת לביש של המערכת. החברה שואפת להנגיש לטיפול מוחי עמוק ומדויק ולא פולשני הן לטיפול קליני והן ליישומים טיפוליים רחבים יותר.
ד"ר אלינור מרטין, המחבר הראשון של המחקר מהפיזיקה הרפואית של UCL והנדסה ביו-רפואית, אמר: "עיצבנו את המערכת להיות תואמת ל- FMRI בו זמנית, מה שמאפשר לנו לפקח על השפעות הגירוי בזמן אמת. זה מבצע אפשרויות מרגשות לסגירת עצבים סגורים וטיפולים מותאמים אישית."
החוקרים מדגישים כי יש צורך במחקרים נוספים בכדי להבין היטב את המנגנונים העומדים בבסיס נוירומודולציה הנגרמת על ידי TUS. עם זאת, התוצאות מסמנות אבן דרך משמעותית בפיתוח טכנולוגיות גירוי מוחי בטוחות, יעילות וממוקדות.
ד"ר יואנה גריגורס, מחבר הראשון של המחקר ממחלקת נופילד למדעי המוח הקליניים, אוניברסיטת אוקספורד, אמר: "מכשיר גירוי מוחי חדש זה מייצג פריצת דרך ביכולתנו למקד במדויק מבנים מוחיים עמוקים, אשר בעבר לא היו בלתי אפשריים להגיע לאור של מחלות.
המחקר נתמך על ידי המועצה לחקר הנדסה ומדעי הפיזיקה (EPSRC), Wellcome ומרכז המחקר הביו -רפואי של NIHR אוקספורד.
