В медицине ультразвук используется не только для визуализации внутренних органов. Ультразвуковые волны используются в физиотерапии для нагрева тканей, а в онкологии с помощью высокоинтенсивного ультразвука, который генерирует тепло внутри тела, проводят разрушение опухолей.
Ученые в последние годы изучали возможность использования низкоинтенсивного ультразвука для воздействия на активность нейронов мозга. Уже проводятся испытания для определения возможности лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, эпилепсия или тремора с помощью ультразвука.
Ученые из университетов Цюриха и Нью-Йорка разработали новую методику ультразвуковой стимуляции мозга. Устройство, разработанное учеными, может проводить одновременно стимуляцию от 3 до 5 определенных точек мозга, что не было возможно до этого.
Новая методика нейромодуляция неинвазивная, так как стимуляция проводится через череп и хирургическое вмешательство не требуется.
Методику нейромодуляции ученые тестировали на мышах. Голову мышей размещали в колпак оборудованный большим количеством ультразвуковых датчиков.
Датчики генерируют короткие ультразвуковые импульсы и происходит интерференция ультразвуковых волн друг с другом в мозге. Такое действие аналогично голограмме, при которой трёхмерное изображение создается за счет взаимодействия световых волн.
Модуляция нейронных сетей в нескольких точках одновременно позволило ученым использовать ультразвук с более низкой интенсивностью, по сравнению со стимуляцией одной точки.
Предыдущие попытки использовать ультразвук для нейромодуляции имели недостатки, так как не удавалось подобрать эффективную интенсивность ультразвука – при слабой стимуляции не было никакого эффекта, а при высокой интенсивности возникало избыточное возбуждение мозга и сосудистые повреждения.
Новая методика с использованием низкоинтенсивных фокусированных ультразвуковых импульсов позволяет оказывать кратковременное тепловое воздействие на фокальные структуры мозга. Новая методика позволяет не только проводить нейромодуляцию, но также визуализировать активированные нейронные сети мозга.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering.
Ученые планируют тестировать методику для лечения различных неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, тремор, эпилепсия, болезнь Паркинсона и восстановление после инсульта.
