Ultradźwiękami można wpływać na działanie mózgu

Ukierunkowane ultradźwięki mogą zmienić funkcjonowanie mózgu nawet na godzinę po interwencji, co mogłoby znaleźć zastosowanie w leczeniu chorób układu nerwowego – informuje „Nature Communications”.

Naukowcy z University of Plymouth badali, jak na ludzki mózg wpływa nowa technika, zwana przezczaszkową stymulacją ultradźwiękową (TUS).

Ultradźwięki stosowane są w medycynie od dawna, przede wszystkim do obrazowania ultradźwiękowego (USG). W tym wypadku stosowana jest szeroka, rozproszona wiązka ultradźwięków, wykorzystywana do tworzenia obrazów, podczas gdy tkanka docelowa pozostaje nienaruszona.

Natomiast skupione wiązki użyte do TUS mogą zwiększyć ciśnienie w obszarze docelowym i zmienić sposób, w jaki porozumiewają się ze sobą poszczególne komórki nerwowe (neurony).

Badanie (DOI: 10.1038/s41467-023-40998-0) przeprowadzone na 24 dorosłych osobach wykazało, że TUS może wywoływać znaczące zmiany w stężeniu GABA (kwasu gamma-aminomasłowego) w tylnej korze obręczy mózgu w ciągu godziny po zabiegu ultradźwiękowym. W ciągu godziny po zabiegu TUS głębokim zmianom uległ również sposób, w jaki tylna część kory obręczy komunikuje się z resztą mózgu.

Zdaniem autorów badań – w tym także ekspertów ze szpitali uniwersyteckich Plymouth NHS Trust, University College London, Radboud University Nijmegen i University of Oxford – badanie stanowi ważny pierwszy krok w tworzeniu zastosowań klinicznych, które mogłyby wykorzystywać ultradźwięki do leczenia na przykład depresji, uzależnień czy stanów lękowych. Eksperymenty dostarczają dowodów na to, że TUS działa u ludzi i że zmiany w mózgu są odwracalne. Potrzeba jednak jeszcze wiele pracy, zanim będzie można zastosować metodę w praktyce klinicznej.

Jednak wpływ ultradźwięków nie dotyczył wszystkich obszarów – poziomy GABA nie uległy zmianie na przykład w przedniej części kory obręczy, obszarze kory mózgowej, który również jest powiązany ze schorzeniami psychiatrycznymi, ale wpływa na różne funkcje poznawcze, szczególnie związane z podejmowaniem decyzji, uczeniem się i regulacją uwagi.

Obecnie naukowcy badają, czy przy użyciu TUS można wpływać na układ dopaminergiczny, co mogłoby potencjalnie zmienić sposób, w jaki ludzie podejmują decyzje, uczą się i są zmotywowani do angażowania się w określone zachowania istotne dla uzależnienia.

– Jedną z długoterminowych aspiracji neuronaukowców jest znalezienie sposobów na zmianę aktywności tylko w niektórych częściach mózgu, resztę pozostawiając bez zmian. Jeśli na przykład bierzesz leki na depresję, lek będzie miał wpływ na cały mózg, a klinicysta ma bardzo ograniczoną kontrolę nad tym, dokąd lek trafia i co robi – wyjaśniła starsza autorka publikacji, dr Elsa Fouragnan, profesor nadzwyczajna neurologii na University of Plymouth.

– Wiemy już, że określone obszary mózgu (i niektóre z ich połączeń) są dysfunkcjonalne w pewnych warunkach, ale inne regiony mogą działać doskonale. To badanie daje nam prawdziwy potencjał do rozważenia wykorzystania ultradźwięków w bardziej ukierunkowanych interwencjach u osób z różnymi schorzeniami psychicznymi – stwierdziła dr Fouragnan.

– Bardzo interesujące było zaobserwowanie, że gdy celowaliśmy w dwa różne obszary mózgu, skutkowało to różnymi zmianami w stężeniu GABA. Sugeruje to, że niektóre protokoły TUS działają dobrze w przypadku niektórych części mózgu, a nie tak dobrze w przypadku innych – dodała dr Siti Yaakub, główna autorka badania.

– A może w grę wchodzi inny mechanizm, na przykład fakt, że dany region musi znajdować się w określonym stanie, aby interwencja zadziałała, a tego zdecydowanie potrzebujemy, aby dowiedzieć się więcej w przyszłej pracy – powiedziała dr Yaakub.