Глубокая стимуляция мозга дает хорошие результаты при неврологических расстройствах, таких как болезнь Паркинсона и эпилепсия, но требует хирургических имплантатов. То же самое оптогенетика, для чего необходимо имплантировать оптические волокна в мозг.
Многопрофильная команда из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработала новую технику стимуляции мозга. Это называется сонотермогенетика, и в нем используется сфокусированный ультразвук, который может активировать и деактивировать определенные типы нейронов в головном мозге. Он способен точно контролировать двигательную активность без имплантации хирургических устройств.
Почему это называется сонотермогенетикой?
Команда во главе с Хонг Чен, доцент кафедры биомедицинской инженерии и радиационной онкологии, первым представил прямые доказательства того, что эта технология работает. Сочетание нагревающего эффекта, вызванного ультразвуком, и генетики. Это также первая работа, демонстрирующая, что сонотермогенетика может надежно контролировать поведение, стимулируя определенную цель глубоко в мозгу.
Были получены результаты трехлетних исследований, частично финансируемых Инициативой BRAIN Национальных институтов здравоохранения. опубликовано в Интернете на Стимуляция мозга Пусть 10 2021.
Исследования по сонотермогенетике
В состав старшей исследовательской группы входили известные специалисты в своих областях из разных университетов. Такой метод, как сонотермогенетика, можно было разработать только на основе различных знаний: биомедицинской инженерии, радиологии, физики, медицины, анестезиологии и фармакологии.
«Наша работа предоставила доказательства того, что сонотермогенетика вызывает поведенческие реакции у мышей», — говорит Чен. «Сонотермогенетика может изменить наши исследовательские подходы и открыть новые методы понимания и лечения заболеваний головного мозга человека».
Как это работает
Используя модель мыши, Чен и его команда доставили вирусную конструкцию, содержащую ионные каналы TRPV1, к генетически отобранным нейронам. Затем с помощью носимого устройства они доставили небольшой импульс тепла с помощью сфокусированного ультразвука низкой интенсивности к выбранным нейронам в головном мозге. Тепло, всего на несколько градусов выше температуры тела, активировало ионный канал TRPV1, который действовал как переключатель, включающий или выключающий нейроны.
«Мы можем перемещать ультразвуковое устройство, которое носят на голове свободно движущихся мышей, чтобы достичь разных участков мозга», — говорит он. Яохэн Ян, первый автор статьи.
Будучи неинвазивным, этот метод может быть распространен на крупных животных, а в будущем и на человека.
Сонотермогенетика обещает поразить любое место в мозге с максимальной точностью, не причинив никакого вреда.
