מדענים פיתחו שיטה לא פולשנית לגירוי מוחי, אולטרסאונד בעוצמה נמוכה בעצימות נמוכה (LILFUS), שיכולה לווסת במדויק את תפקוד המוח ולגרום לשינויים מתמשכים. פריצת דרך זו מתגברת על המגבלות של שיטות הגירוי המסורתיות ומראה פוטנציאל לטיפול בהפרעות נוירולוגיות, שיפור מיומנויות מוטוריות ואולי סיוע בטיפולי שיקום. המחקר פותח אפיקים חדשים לשימוש באולטרסאונד בטיפול במוח, עם השלכות על טיפול במגוון רחב של מצבים. קרדיט: twoday.co.il.com
אולטרסאונד בתדר נמוך בעצימות נמוכה (LILFUS) מציעה שיטה בטוחה ויעילה לשליטה בתפקודי המוח.
היכולת של המוח האנושי להסתגל לשינויים פנימיים וחיצוניים כאחד, המכונה פלסטיות עצבית, חיונית לתפיסת תהליכים קוגניטיביים כמו זיכרון ולמידה, יחד עם מגוון מצבים נוירולוגיים. מחקר פורץ דרך בראשות ד"ר פארק ג'ו מין מהמרכז לקוגניציה וחברתיות במכון למדע בסיסי (IBS) מציג גישה חדשנית שמבטיחה לחולל מהפכה בטיפול 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.
בניסוי זה, נעשה שימוש בפרוטוקולי אולטרסאונד הכוללים שני דפוסי גירוי ברורים על ידי שילוב של Low-Intensity Low-Frequency (LILF) 30Hz ו-5Hz אולטרסאונד. הדפוס הראשון, המכונה TBUS לסירוגין, כלל גירוי לסירוגין עם 2 שניות של גירוי ואחריו 8 שניות של מנוחה. הדפוס השני, המכונה TBUS מתמשך, כלל 40 שניות של גירוי ללא הפרעה. לאורך הגירוי, גלי מוח נוטרו על ידי ניתוח צימוד משרעת הפאזה בין גלי תטא וגמא, שהם שני סוגים עיקריים של גלי מוח. הגרף המצורף ממחיש שינויים אלה שנצפו. קרדיט: המכון למדע יסוד
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.
גירוי אולטרסאונד: גבול חדש
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.
נתון זה מסכם את התוצאות בעקבות גירוי אולטרסאונד. גירוי אולטרסאונד דמוי גלי מוח בעוצמה נמוכה מגרה ברצף את TRPA1 באסטרוציטים, מה שמוביל להפרשת נוירוטרנסמיטר תלויה ב- BEST1. זה, בתורו, מגרה נוירונים סמוכים, משרה פלסטיות עצבית בנוירונים. תהליך זה מתאר בקצרה כיצד ניכרים שינויים בתפקודים קוגניטיביים הקשורים לזיכרון ולמידה תלויי דפוס, כמו גם שינויים בהיבטים התנהגותיים. קרדיט: המכון למדע יסוד
החדשנות של LILFUS
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 כרצונם – נמצא כי אספקה לסירוגין של האולטרסאונד 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.
השלכות רחבות יותר וכיוונים עתידיים
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 תחושתיות ועד הפרעות קוגניטיביות.
ד"ר פארק הצהיר, "מחקר זה לא רק פיתח טכנולוגיית ויסות עצבית חדשה ובטוחה עם השפעות ארוכות טווח, אלא גם חשף את השינויים במנגנון המולקולרי הכרוכים בוויסות עצבי אולטרסאונד בדוגמת גלי מוח." הוא הוסיף, "אנו מתכננים להמשיך במחקרי מעקב כדי ליישם טכנולוגיה זו לטיפול בהפרעות מוחיות הקשורות לגירוי ועיכוב מוח לא נורמלי ולשיפור התפקודים הקוגניטיביים."
המחקר מומן על ידי המכון למדע יסוד.
