Urządzenia ubieralne będą wykorzystywane w leczeniu chorób neurologicznych, takich jak parkinson czy epilepsja. Naukowcy opracowali nieinwazyjną metodę włączania i wyłączania poszczególnych neuronów [DEPESZA]

Głęboka stymulacja mózgu może być przełomem w leczeniu choroby Parkinsona czy epilepsji. Dotychczas była ona jednak możliwa tylko po skomplikowanej operacji neurologicznej. Naukowcy opracowali jednak nieinwazyjną metodę aktywowania lub wyłączania poszczególnych neuronów – z wykorzystaniem urządzenia ubieralnego. – Sonotermogenetyka ma potencjał, aby zmienić nasze podejście do badań neuronauki i odkryć nowe metody zrozumienia i leczenia zaburzeń ludzkiego mózgu – podkreśla Hong Chen, kierownik zespołu naukowego pracującego nad tą technologią medyczną.

– Dzięki głębokiej stymulacji mózgu są już pewne sukcesy w leczeniu zaburzeń neurologicznych, takich jak choroba Parkinsona czy epilepsja, jednak wymagają one wszczepienia implantów chirurgicznych – wskazuje Beth Miller z McKelvey School of Engineering na Uniwersytecie Waszyngtona w St. Louis. – Multidyscyplinarny zespół z Washington University w St. Louis opracował nową technikę stymulacji mózgu za pomocą skoncentrowanych ultradźwięków, która jest w stanie włączać i wyłączać określone typy neuronów w mózgu oraz precyzyjnie kontrolować aktywność motoryczną bez wszczepiania urządzenia chirurgicznego.

Zespół naukowy, któremu przewodniczył Hong Chen, adiunkt inżynierii biomedycznej w McKelvey School of Engineering i radioterapii onkologicznej w School of Medicine, opracował nieinwazyjną, dostosowaną do konkretnego typu komórki metodę aktywacji neuronów w mózgu ssaków. Praca stanowi połączenie genetyki z efektem ogrzewania komórek za pomocą ultradźwięków. Metoda, nazwana sonotermogenetyką, umożliwia kontrolowanie zachowania organizmu poprzez stymulację określonego obszaru mózgu.

– Nasza praca dostarczyła dowodów na to, że sonotermogenetyka wywołuje reakcje behawioralne u swobodnie poruszających się myszy, dochodząc do głębokich obszarów ich mózgów – podkreśla Hong Chen.

Naukowcy dostarczyli do genetycznie wyselekcjonowanych neuronów specjalny wektor, wrażliwy na oddziaływanie ultradźwięków. Następnie za pomocą urządzenia typu wearables do określonych neuronów w mózgu dostarczyli niewielki impuls ciepła za pośrednictwem ultradźwięków o niskiej intensywności. Aktywacja kanału jonowego za pośrednictwem wektora działała jak przełącznik, włączający lub wyłączający neurony.

– Możemy przesuwać urządzenie ultradźwiękowe noszone na głowie swobodnie poruszających się myszy, aby dotrzeć do różnych miejsc w całym mózgu – wskazuje Yaoheng Yang, absolwent inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Waszyngtona w St. Louis. – Ta bezinwazyjna technika może w przyszłości zostać dostosowana do dużych zwierząt i potencjalnie ludzi.

Technologia ta może przynieść rewolucję w leczeniu chorób o podłożu neurologicznym, takich jak choroba Parkinsona czy epilepsja. Po pierwsze, jest ona bezinwazyjnym sposobem wywoływania reakcji, dotychczas możliwych tylko dzięki poważnej interwencji neurochirurgicznej. Po drugie, stymulacja neuronów może się odbywać bez wykorzystania zaawansowanego sprzętu medycznego, lecz za pomocą na przykład smartwatcha.