با استفاده از نانوذراتی که توسط فراصوت فعال می‌شوند، می‌توان فعالیت مغز را به صورت هدفدار کنترل کرد

محققان دانشگاه استنفورد تکنیکی را طراحی کرده و توسعه داده‌اند که می‌تواند بدون ایجاد تهاجم در مغز، فعالیت ناحیه‌ی خاصی از مغز را کنترل کرد. این کار با استفاده از نانوذرات دارویی صورت می‌گیرد که توسط باریکه‌ی فراصوت متمرکز فعال می‌شوند.

درحال حاضر، کنترل منطقه‌ای مغز نیازمند یکی از دو روش زیر است :

• کاشت الکترودهایی در مغز، که بسیار تهاجمی و پر خطر می‌باشد.
• استفاده از تحریک مغناطیسی یا فراصوت، به صورت فراجمجمه‌ای، که دقت کافی را نداشته، گستره‌ی اثر محدودی دارد و مکانیزم اثر آن نیز نامشخص است.

محققان دانشگاه استنفورد یک پروپوفول بیهوشی را درون یک نانوذره‌ی پلیمری قرار دادند، که حدودا 400 نانومتر قطر داشت و می‌توان آن را به صورت محلول وریدی به بیمار تزریق کرد. هنگامی که این محلول در خون قرار می‌گیرد، دارو درون تیوب نانوی خود باقی می‌ماند. با این حال، در صورتی که این ذرات در معرض امواج فراصوت قرار بگیرند، شکسته شده و دارو از درون آن آزاد می‌شود، و به درون بافت‌های اطراف انتشار می‌یابد.

امواج فراصوت را می‌توان بر قسمت مشخصی از مغز متمرکز کرد، در نتیجه اثر دارو، بر خلاف داروهای بیهوشی معمول، تنها در یک قسمت خاص مغز اثرگذار خواهند بود.

تیم تحقیقاتی این تکنیک را روی موش‌ها آزمایش کرده است، که در آن امواج فراصوت بر کورتکس بینایی این حیوانات متمرکز شده بودند. سپس پاسخ مغز به تحریکات بینایی توسط الکترودها ثبت شد و نتیجه‌ی آن کاهش شدید فعالیت کورتکس بینایی بود. فعالیت در کورتکس حرکتی کاملا طبیعی دنبال شده که نشان می‌دهد پاسخ به این پروسه کاملا منطقه‌ای و محدود بوده است.

محققین همچنین برای اینکه ببینند کدام قسمت از مغز بیشترین دریافت گلوکز را داشته است، و در نتیجه بیشترین فعالیت را انجام داده، از اسکن پزشکی هسته ای PET استفاده کردند. آن‌ها مشاهده کردند که نواحی دور از منطقه‌ی هدف، که با آن دارای ارتباط بوده‌اند نیز تحت تاثیر قرار گرفته‌اند. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که از این طریق می‌تواند برای نقشه برداری از برهمکنش‌های بین قسمت‌های مختلف مغز نیز استفاده کرد.

برای بررسی امنیت این پروسه، دانشمندان به جستجو برای یافتن اثرات منفی فراصوت یا نانوذرات، از جمله خون ریزی یا اختلال در سد خونی مغزی، پرداختند. راگ آیران رهبر گروه تحقیقاتی، می‌گوید: ما تا به الان در بیش از 100 موش این فرآیند را به انجام رسانده‌ایم که هیچ کدام نشان قابل توجهی از سمی بودن یا آسیب پارانشیمی نداشته‌اند. به نظر می‌رسد ما گستره‌ی وسیعی از پارامترهای فراصوت را داریم که می‌توانیم با این نانوذرات از آن‌ها استفاده کنیم.

اگرچه این اولین مطالعه‌ای است که با استفاده از این تکنیک برای کنترل فعالیت مغزی انجام می‌شود، آزادسازی دارو با استفاده از امواج فراصوت پیش‌تر برای بهبود اثرگذاری و افزایش ایمنی شیمی درمانی مورد استفاده قرار گرفته و مطالعات انسانی آن نیز در حال انجام است.

آیران می‌گوید: اولین پژوهشی که می‌خواهیم انجام دهیم، نواحی مربوط به تشنج‌های صرعی در بیمارانی است که نسبت به درمان‌های صرع مقاومت نشان می‌دهند و کاندیدای جراحی هستند. با اینکار به دنبال آن هستیم که ثابت کنیم که ناحیه ای که قرار است جراحی شود، دقیقا همان ناحیه‌ی ایجاد کننده‌ی فعالیت‌های غیر عادی مغزی است و مطمئن شویم که برداشتن آن ناحیه از مغز باعث ایجاد مشکلات عملکردی دیگری مانند آفازی یا فراموشی نمی‌شود. اگرچه گفتن زمان دقیق امکان پذیر نیست، اما فکر می‌کنم می‌توانیم بگوییم که مطالعات بالینی این تکنیک تا سه سال آینده آغاز خواهد شد.

منبع: physicsworld