روش نوین تحریک مغز، فعالیت حرکتی را بدون کاشت ابزار و جراحی به صورت دقیق کنترل می‌کند

موفقیت‌هایی در درمان اختلالات عصبی مانند بیماری پارکینسون و صرع با تحریک عمقی مغز پدیدار شده است، اما این موارد نیاز به کاشت ابزار و جراحی دارند.

یک تیم در دانشگاه واشنگتن تکنیک جدید تحریک مغزی را با استفاده از فراصوت متمرکز طراحی و تولید کرده که قادر است انواع خاصی از سلول‌های عصبی مغز را فعال یا غیرفعال کرده و فعالیت حرکتی را بدون کاشت ابزار کنترل کند.

این تیم تحقیقاتی اولین کسانی هستند که شواهد مستقیمی را در رابطه با فعال‌سازی غیر‌تهاجمی نوعی خاص از سلول‌های عصبی در مغز پستانداران ارائه می‌دهد. این روش با ترکیب اثر حرارتی ناشی از فراصوت و ژنتیک، که سونو ترموژنتیک نامیده می‌شود، صورت می‌پذیرد.

همچنین این اولین پژوهشی است که نشان می‌دهد ترکیب فراصوت - ژنتیک می‌تواند با تحریک یک نقطه‌ی خاص در اعماق مغز، به صورت دقیق رفتار را کنترل کند.

هونگ چن، استادیار مهندسی پزشکی، دانشکده مهندسی مک کلوی می‌گوید:"کار ما شواهدی را ارائه داد که نشان می‌دهد سونو ترموژنتیک پاسخ‌های رفتاری را در موش‌هایی که آزادانه در حال حرکتند، با تحریک نواحی عمیق مغزشان، برانگیخته می‌کند. ترموژنتیک این پتانسیل را دارد که رویکردهای ما را برای تحقیقات علوم اعصاب تغییر داده و روش های جدیدی را برای درک و درمان اختلالات مغزی انسان پیشنهاد دهد. "

چن و تیمش با استفاده از یک مدل موش، یک ساختار ویروسی حاوی کانال‌های یونی TRPV1 را به نورون‌های منتخب از لحاظ ژنتیکی دادند. سپس، آنها از طریق دستگاه‌های پوشیدنی بسته‌هایی از انرژی و گرما را توسط فراصوت متمرکز با شدت کم به سلول‌های عصبی در مغز منتقل کردند. این گرما، که فقط چند درجه گرمتر از دمای بدن بود، کانال یونی TRPV1 را فعال می‌کرد، که به عنوان یک سوئیچ برای فعال یا غیرفعال کردن نورون‌ها عمل می‌کند.

یوهنگ یانگ، نویسندهی اول مقاله و دانشجوی تحصیلات تکمیلی مهندسی پزشکی گفت: "ما می توانیم دستگاه فراصوت را روی سر موش‌های در حال حرکت، حرکت دهیم تا مکان‌های مختلفی در کل مغز مورد هدف قرار گیرد. از آنجا که این روش غیرتهاجمی است، این تکنیک می‌تواند در آینده برای حیوانات بزرگ و به صورت بالقوه برای انسان استفاده شود."

این کار بر اساس تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه کوی صورت پذیرفته که در سال 2016 در Scientific Reports منتشر شده است. آن‌ها برای اولین بار دریافتند که فراصوت به تنهایی می‌تواند بر فعالیت کانال یونی تأثیر بگذارد و به روش‌های جدید و غیرتهاجمی برای کنترل فعالیت سلول‌ها منجر شود.

در این پژوهش، آنها دریافتند که فراصوت متمرکز جریان‌های جاری از کانال های یونی را، بسته به کانال و شدت تحریک، به طور متوسط تا 23٪ تعدیل می‌کند. در این راستا، محققان نزدیک به 10 کانال یونی با این قابلیت را پیدا کردند، اما همه‌ی آنها به تحریک مکانیکی، نه گرمازا، حساس هستند.

این کار همچنین بر اساس مفهوم اپتو ژنتیک، ترکیبی از حالتِ کانال های یونیِ حساس به نور هدف و انتقال دقیق نور برای تحریک سلول های عصبی در اعماق مغز است. در حالی که اپتوژنتیک کشف مدارهای عصبی جدید را گسترش داده است، به دلیل پراکندگی نور، عمق نفوذش محدود است و به کاشت فیبرهای نوری نیاز دارد.

چن می‌گوید، سونو ترموژنتیک اطمینان می‌دهد هر جایی از مغز موش را با وضوحی در مقیاس میلی‌متر، بدون اینکه به مغز آسیب برساند، هدف قرار دهد. وی و تیمش همچنان به تلاش‌های خود در جهت بهینه‌سازی این روش و اعتبارسنجی بیشتر یافته‌های خود ادامه می‌دهند.

منبع: https://www.news-medical.net/