יכולת ההסתגלות של המוח האנושי לשינויים פנימיים וחיצוניים, המכונה פלסטיות עצבית, מהווה את הבסיס להבנת תפקודים קוגניטיביים כמו זיכרון ולמידה, כמו גם הפרעות נוירולוגיות שונות. מחקר חדש שנערך על ידי צוות בראשות ד"ר PARK Joo Min מהמרכז לקוגניציה וחברתיות במכון למדע בסיסי (IBS) חושף טכניקה חדשה שיכולה לשנות את נוף הטיפול בהפרעות מוחיות. הצוות פיתח שיטת גירוי מוחי לא פולשני בשם Patterned Low-Intensity Low-Frequency Ultrasound (LILFUS), אשר טומנת בחובה פוטנציאל אדיר לגרום לשינויים ארוכי טווח בתפקוד המוח.
באופן מסורתי, נעשה שימוש בשיטות גירוי מוחי מגנטיות וחשמליות כדי לווסת את תפקוד המוח. עם זאת, שיטות אלו מגיעות עם מגבלות מובנות המגבילות את הרזולוציה המרחבית ואת עומק החדירה שלהן, מה שהופך את זה למאתגר לגרות במדויק אזורי מוח ספציפיים ביעילות אופטימלית. שיטות פולשניות יותר, כגון אלו הדורשות פרוצדורות כירורגיות, מפגינות שליטה מעולה והשפעות טיפוליות עבור גירוי מוחי עמוק ספציפי, אך הן מגיעות עם סיכונים כגון נזק לרקמות, דלקת וזיהום. מגבלות אלו הזינו את החיפוש אחר גישות חלופיות שיכולות להתגבר על אילוצים אלו ולספק אפנון יעיל ומדויק יותר של תפקוד המוח.
במחקר האחרון שנחשף על ידי IBS, החוקרים השתמשו באולטרסאונד כדי לאפשר גירוי מדויק של אזורי מוח ספציפיים. בניגוד לגלים אלקטרומגנטיים, לאולטרסאונד יש יתרון ביכולת לחדור לעומק רקמות המוח. החוקרים גילו שגירוי אולטרסאונד יכול לווסת את הפלסטיות העצבית – יכולתו של המוח לחוט את עצמו מחדש – באמצעות הפעלה של מסלולים מולקולריים מרכזיים. באופן ספציפי, המחקר הצביע על השפעת האולטרסאונד על תעלות סידן רגישות למכנו באסטרוציטים, השולטת ביכולת התאים לקלוט סידן ולשחרר נוירוטרנסמיטורים.
LILFUS תוכנן על סמך פרמטרים ספציפיים של אולטרסאונד המחקים את דפוסי גלי המוח של תנודות תטא (5 הרץ) וגמא (30 הרץ) שנצפו במהלך תהליכי למידה וזיכרון. הכלי החדש איפשר לחוקרים להפעיל או להשבית אזורי מוח ספציפיים לפי רצונם – נמצא כי אספקת אולטרסאונד לסירוגין גורמת להשפעות פוטנציאליות ארוכות טווח, בעוד שדפוסים מתמשכים הביאו להשפעות דיכאון ארוכות טווח.
אחד ההיבטים המבטיחים ביותר של טכנולוגיה חדשה זו הוא היכולת שלה להקל על רכישת מיומנויות מוטוריות חדשות. כאשר החוקרים העבירו גירוי אולטרסאונד לקליפת המוח המוטורית בעכברים, הם הבחינו בשיפורים משמעותיים בלימוד מיומנויות מוטוריות וביכולת לאחזר מזון. מעניין שחוקרים אפילו הצליחו לשנות את העדפת הגפיים הקדמיות של העכברים. זה מציע יישומים פוטנציאליים בטיפולי שיקום עבור נפגעי שבץ ואנשים עם ליקויים מוטוריים.
ההשלכות של מחקר זה חורגות הרבה מעבר לתפקוד המוטורי. זה עשוי לשמש לטיפול במצבים כמו דיכאון, שבהם שינוי עצבנות המוח והפלסטיות הם מאפיינים בולטים. עם חקירה נוספת, ניתן להתאים את LILFUS לפרוטוקולים שונים של גירוי מוחי, להציע תקווה למצבים שונים, החל מהפרעות חושיות ועד הפרעות קוגניטיביות.
מחקר זה לא רק פיתח טכנולוגיית ויסות עצבי חדשה ובטוחה עם השפעות ארוכות טווח, אלא גם חשף את השינויים במנגנון המולקולרי המעורבים בוויסות עצבי בדוגמת גלי מוח. אנו מתכננים להמשיך במחקרי מעקב כדי ליישם טכנולוגיה זו לטיפול בהפרעות מוחיות הקשורות לגירוי ועיכוב מוח לא נורמלי ולשיפור התפקודים הקוגניטיביים".
ד"ר פארק ג'ו מין מהמרכז לקוגניציה וחברתיות, המכון למדע בסיסי
