Οανθρώπινος εγκέφαλος είναι ένα σύνθετο δίκτυο δισεκατομμυρίων νευρώνων, οι οποίοι επικοινωνούν μεταξύ τους και διακλαδώνονται σχηματίζοντας αμέτρητα μονοπάτια. Η στοχευμένη επέμβαση σε κάποια περιοχή του πολύπλοκου αυτού δικτύου για την αντιμετώπιση μιας νευρολογικής βλάβης ενέχει συχνά σοβαρούς κινδύνους καθώς έως σήμερα μπορούσε να πραγματοποιηθεί κυρίως με επεμβατικές πρακτικές ή ηλεκτρική διέγερση.
Προσφάτως, μια εναλλακτική, ανώδυνη λύση, η οποία προσελκύει ήδη το ενδιαφέρον διεθνώς, παρουσιάστηκε από ερευνητές του Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Ζυρίχης (ETH), του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης και του Πανεπιστημίου της Νέας Υόρκης. Με επικεφαλής τον καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής Ντάνιελ Ραζάνσκι (Daniel Razansky), η ομάδα ανέπτυξε μια επαναστατική τεχνολογία, η οποία αξιοποιεί υπερηχητικά ολογράμματα για να διεγείρει ταυτόχρονα – και μη επεμβατικά – πολλαπλές περιοχές του εγκεφάλου.
Κατευθυνόμενα ηχητικά πεδία
Ενας μη επεμβατικός τρόπος για να ενεργοποιηθεί μια πάσχουσα περιοχή του εγκεφάλου είναι η στοχευμένη διοχέτευση ενέργειας σε αυτήν. Η ενέργεια όμως που θα σταλεί στον εγκέφαλο δεν πρέπει να είναι υψηλής έντασης διότι υπάρχει ο κίνδυνος να προκαλέσει σοβαρότερες βλάβες. Παράλληλα, απαιτείται εξαιρετική ακρίβεια στον εντοπισμό των σημείων εστίασης, ώστε να διεγείρεται μόνο η συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου που στοχεύεται.
Σύμφωνα με το σχετικό άρθρο το οποίο δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Biomedical Engineering» οι ερευνητές από τη Ζυρίχη και τη Νέα Υόρκη οραματίστηκαν μια συσκευή η οποία μοιάζει με κουκούλα και τοποθετείται στο κεφάλι του ασθενούς. Χαμηλής έντασης υπερηχητικά κύματα – τα οποία ο άνθρωπος δεν μπορεί να ακούσει – παράγονται συστηματικά από πολλαπλές ενσωματωμένες πηγές σε όλη την επιφάνεια της συσκευής, σχηματίζοντας ηχητικά πεδία σαν άλλα ολογράμματα (φαινομενικά τρισδιάστατες εικόνες, οι οποίες δημιουργούνται από την αλληλεπίδραση φωτεινών κυμάτων).
Ταυτόχρονα, η εικόνα του εγκεφάλου παρακολουθείται και έτσι οι γιατροί μπορούν σε πραγματικό χρόνο να ελέγχουν την κατεύθυνση των υπερηχητικών κυμάτων. Στο σημείο ενδιαφέροντος, τα υπερηχητικά κύματα «συναντώνται» και δημιουργούν σημεία εστίασης, ικανής έντασης ώστε να διεγείρουν την πάσχουσα περιοχή αλλά να μην προκαλέσουν περαιτέρω βλάβη.
Ταυτόχρονη στόχευση πολλών περιοχών
Το πρωτότυπο της υπερηχητικής «κουκούλας», διαμέτρου περίπου 8 εκατοστών, κατασκευάστηκε για πειράματα σε ποντικούς, επιτρέποντας στα υπερηχητικά κύματα να σχηματίζουν τρισδιάστατα πεδία πίεσης μέσα στον εγκέφαλό τους. Οι ερευνητές κατάφεραν να κατευθύνουν την παραγόμενη ενέργεια σε συγκεκριμένα σημεία, ενεργοποιώντας ταυτόχρονα έως και πέντε διαφορετικές περιοχές – μια δυνατότητα ιδιαίτερα κρίσιμη, καθώς ο εγκέφαλος δεν λειτουργεί απομονωμένα, αλλά ως ένα στενά συνδεδεμένο δίκτυο.
Οπως εξηγούν οι ειδικοί, οι υπέρηχοι δημιουργούν εξαιρετικά μικρές μηχανικές δονήσεις, οι οποίες φαίνεται να επηρεάζουν τις ειδικές πρωτεΐνες που βρίσκονται στην επιφάνεια των νευρικών κυττάρων και λειτουργούν ως «ρυθμιστές» της ροής ιόντων εντός και εκτός του κυττάρου, καθορίζοντας το αν ένας νευρώνας θα ενεργοποιηθεί ή θα παραμείνει ανενεργός. Παρότι οι ακριβείς βιοφυσικοί μηχανισμοί βρίσκονται ακόμη υπό διερεύνηση, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι παλμοί υπερήχων χαμηλής έντασης μπορούν να μεταβάλουν προσωρινά και με ασφάλεια τη δραστηριότητα των νευρώνων, χωρίς να προκαλούν θερμικές ή μηχανικές βλάβες στους ιστούς. Η έρευνα αυτή λειτουργεί προς το παρόν ως τεχνολογική απόδειξη και δεν μπορεί να βρει άμεσα κλινική εφαρμογή.
Παρ’ όλα αυτά, οι προοπτικές που ανοίγει είναι ιδιαίτερα ελπιδοφόρες, καθώς οι επιστήμονες σχεδιάζουν ήδη τα επόμενα βήματα με δοκιμές σε ζωικά μοντέλα νευροεκφυλιστικών και ψυχικών νόσων, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η επιληψία, η κατάθλιψη και η νόσος του Πάρκινσον.
Πηγή: tovima.gr