تکنیک جدید تحریک مغز نویدبخش درمان اختلالات مغزی است

سازگاری مغز انسان با تغییرات درونی و بیرونی که به عنوان انعطاف پذیری عصبی شناخته می شود، پایه و اساس درک عملکردهای شناختی مانند حافظه و یادگیری و همچنین اختلالات عصبی مختلف را تشکیل می دهد.

پژوهش جدیدی که توسط تیمی به سرپرستی دکتر پارک جو مین از مرکز شناخت و اجتماعی در موسسه علوم پایه (IBS) انجام شد، از تکنیک جدیدی رونمایی کرد که می تواند چشم انداز درمان اختلالات مغزی را تغییر دهد. اثر در منتشر شده است پیشرفت علم.

این تیم یک روش غیرتهاجمی تحریک مغز به نام اولتراسوند با شدت کم با فرکانس پایین (LILFUS) توسعه دادند که پتانسیل فوق العاده ای برای ایجاد تغییرات طولانی مدت در عملکرد مغز دارد.

به طور سنتی، از روش های تحریک مغناطیسی و الکتریکی مغز برای تعدیل عملکرد مغز استفاده می شود. با این حال، این روش‌ها با محدودیت‌های ذاتی همراه هستند که وضوح فضایی و عمق نفوذ آن‌ها را محدود می‌کند و تحریک دقیق مناطق خاص مغز با کارایی بهینه را به چالش می‌کشد.

روش‌های تهاجمی‌تر، مانند آن‌هایی که به روش‌های جراحی نیاز دارند، اثرات کنترلی و درمانی برتری را برای تحریک عمقی مغز نشان می‌دهند، اما خطراتی مانند آسیب بافت، التهاب و عفونت را به همراه دارند. این محدودیت‌ها به جستجو برای رویکردهای جایگزینی دامن زده است که می‌توانند بر این محدودیت‌ها غلبه کنند و تعدیل کارآمدتر و دقیق‌تری از عملکرد مغز ارائه کنند.

در جدیدترین مطالعه ای که توسط IBS رونمایی شد، محققان از امواج فراصوت برای تحریک دقیق نواحی خاص مغز استفاده کردند. برخلاف امواج الکترومغناطیسی، اولتراسوند این مزیت را دارد که می تواند به عمق بافت های مغز نفوذ کند.

محققان کشف کردند که تحریک اولتراسوند می تواند انعطاف پذیری عصبی – توانایی مغز برای سیم کشی مجدد خود – را از طریق فعال شدن مسیرهای مولکولی کلیدی تعدیل کند. به طور خاص، این مطالعه اثر اولتراسوند را بر کانال‌های کلسیمی حساس به مکانیسم در آستروسیت‌ها نشان داد که توانایی سلول‌ها برای جذب کلسیم و آزادسازی انتقال‌دهنده‌های عصبی را کنترل می‌کند.

LILFUS بر اساس پارامترهای خاص اولتراسوند طراحی شده است که الگوهای امواج مغزی نوسانات تتا (5 هرتز) و گاما (30 هرتز) مشاهده شده در طول فرآیندهای یادگیری و حافظه را تقلید می کند. ابزار جدید به محققان این امکان را می‌دهد که مناطق خاصی از مغز را به میل خود فعال یا غیرفعال کنند – دریافت متناوب اولتراسوند اثرات طولانی‌مدت تقویت را القا می‌کند، در حالی که الگوهای مداوم منجر به اثرات افسردگی طولانی‌مدت می‌شود.

یکی از امیدوارکننده‌ترین جنبه‌های این فناوری جدید، توانایی آن در تسهیل کسب مهارت‌های حرکتی جدید است. هنگامی که محققان تحریک اولتراسوند را به قشر حرکتی مغز در موش ها ارائه کردند، پیشرفت های قابل توجهی در یادگیری مهارت های حرکتی و توانایی بازیابی غذا مشاهده کردند.

جالب اینجاست که محققان حتی توانستند ترجیح اندام جلویی موش ها را تغییر دهند. این امر کاربردهای بالقوه ای را در درمان های توانبخشی برای بازماندگان سکته مغزی و افراد دارای اختلالات حرکتی نشان می دهد.

پیامدهای این تحقیق بسیار فراتر از عملکرد حرکتی است. ممکن است برای درمان شرایطی مانند افسردگی، که در آن تحریک پذیری مغز و انعطاف پذیری تغییر یافته از ویژگی های برجسته هستند، استفاده شود. با کاوش بیشتر، LILFUS می‌تواند برای پروتکل‌های مختلف تحریک مغز سازگار شود و امیدی برای شرایط مختلف از اختلالات حسی تا اختلالات شناختی ایجاد کند.

دکتر پارک گفت: “این مطالعه نه تنها یک فناوری تنظیم عصبی جدید و ایمن با اثرات طولانی مدت ایجاد کرده است، بلکه تغییرات مکانیسم مولکولی درگیر در تنظیم عصبی اولتراسوند با الگوی امواج مغزی را نیز کشف کرده است.”

وی افزود: ما قصد داریم مطالعات بعدی را برای استفاده از این فناوری برای درمان اختلالات مغزی مرتبط با تحریک و مهار غیرطبیعی مغز و برای تقویت عملکردهای شناختی ادامه دهیم.