Технологията за неинвазивна стимулация модулира дълбоките мозъчни структури

В новаторско проучване учените успешно са използвали нова неинвазивна техника за мозъчна стимулация, за да променят дълбоката мозъчна активност, което води до подобрено двигателно обучение, особено при по-възрастните хора. Това откритие, което беше публикувано в Естествена неврологияТова има важно значение за разбирането на мозъчната функция и може да проправи пътя за нови лечения за различни мозъчни нарушения.

Преди това изследване учените използваха предимно инвазивни методи или по-малко насочени неинвазивни техники за изследване на дълбоки мозъчни структури като стриатума, който е от решаващо значение за двигателното обучение. Тези традиционни методи изискват хирургични процедури или не могат конкретно да се насочат към дълбоките области на мозъка, без да засегнат областите над тях. Признавайки тези ограничения, изследователите потърсиха неинвазивен и прецизен начин за стимулиране на тези дълбоки области на мозъка за по-добро разбиране и подобряване на процесите на двигателно обучение.

Авторът на изследването обяснява, че „психичните разстройства налагат лична и финансова тежест на обществото, засягат пациентите и техните семейства и струват приблизително един трилион евро годишно в Европейския съюз“. Фридхелм Хамелкойто държи катедрата по клинично невроинженерство Devicić във Факултета по природни науки на École Polytechnique Fédérale de Lausanne.

„Разработването на ефективни лечения за тези заболявания остава предизвикателство поради сложността на мозъчните и психичните симптоми. Настоящите подходи за лечение, например психотропни лекарства, не се основават на последните постижения в неврологията и невротехнологиите, имат ограничена ефикасност и идват със странични От особена загриженост са симптомите, които са резистентни към наличните в момента методи на лечение, възникващи при до половината от пациентите с тежко психично разстройство като шизофрения, инсулт, деменция, пристрастяване или депресия.

„Решаването на тази незадоволена нужда изисква нова перспектива и иновативни решения“, каза Хамил. „Тези разстройства и свързаните с тях симптоми са представени от патологични взаимодействия на мозъчната мрежа с подлежащите структури на тези дълбоки мозъчни мрежи като стриатума или хипокампуса. По този начин тези структури могат да бъдат обещаващи цели за интервенционни стратегии, базирани на невромодулация.“

„Текущата невронна технология ни позволява да се насочваме точно към тези области Инвазивно Поради ограниченията на настоящите неинвазивни методи, като TMS. Въпреки това, инвазивните методи носят много рискове от странични ефекти и страдат от приемливост, особено при психични разстройства. Затова е изключително важно да се развие романът Неинвазивен Невротехнологиите специално са насочени към дълбоките области на мозъка, за да проправят пътя за нови терапевтични стратегии за тези неоткрити симптоми при психични разстройства.

„Настоящата концепция за електрическа стимулация с транскраниална темпорална интерференция (tTIS) може да ни позволи да се справим с тази празнина и гореспоменатите недостатъци, така че разгледахме тази тема в серия от проучвания“, каза Хамел пред PsyPost. „За тази цел избрахме стриатума като цел, защото той е ключов регион, участващ в патофизиологията и възстановяването на много невропсихиатрични разстройства, като инсулт, пристрастяване, тревожност, депресия или невродегенеративни разстройства като спектъра на Паркинсон.“

Проучването включва 45 здрави участници, които са разделени на две проучвания. Първият експеримент включваше 15 млади възрастни, които бяха подложени на функционален магнитен резонанс (fMRI), докато изпълняваха последователно потупване с пръсти. По време на тази задача изследователите са използвали tTIS, за да модулират стереотактичната активност, използвайки поредица от електрически импулси, известни като „тета избухване“, за да променят мозъчната активност на човешките участници.

Във втория експеримент изследователският екип включва както по-възрастни (средна възраст 66 години), така и по-млади (средна възраст 26 години). Те изпълниха подобни задачи под tTIS, но с по-дълги блокове задачи и по-кратка обща продължителност на обучението, за да проверят дали ефектите от техниката са последователни при различни възрасти и протоколи за обучение.

В първия експеримент изследователите установиха, че мозъчната стимулация води до повишена активност в путамена, област от мозъка, участваща в двигателното обучение, по време на задача с почукване с пръсти. Този ефект е по-изразен в путамена, отколкото в друга част на стриатума, опашката. Струва си да се отбележи, че повишената активност в путамена е свързана с подобрено представяне на двигателната задача. Освен това те забелязаха, че стимулацията засяга двигателната мрежа на мозъка, включително области като таламуса и допълнителната двигателна област.

„Сега има първото доказателство за концепцията, че дълбоките мозъчни структури могат да бъдат невромодулирани, тоест да променят мозъчната активност и да подобряват поведението по неинвазивен начин“, обясни Хамил. „Това може да проправи пътя за изцяло нови интервенционни стратегии за психични разстройства, където дълбоки мозъчни структури, като стриатум или хипокампус, играят съществена роля, като например при болестта на Алцхаймер, инсулт, травматично увреждане на мозъка, депресия, пристрастяване, тревожност, или при двигателни разстройства.“ Нещо повече, той осигурява средство за по-добро разбиране на мозъчните функции и особено ролята на дълбоките мозъчни структури при хората.

Във втория експеримент ефектът от мозъчната стимулация е особено забележим сред възрастните хора. По-възрастната група показа по-голямо подобрение на двигателната задача по време на мозъчна стимулация в сравнение с по-младите участници. Това откритие предполага, че тази техника може да бъде особено полезна за по-възрастни хора, които обикновено имат ниска двигателна способност за учене.

„Ефектите, които открихме при здрави по-възрастни хора, бяха изненадващо силни“, каза Хамел пред PsyPost. „Стимулирането по време на кратък период на обучение от по-малко от 30 минути доведе до повече от 30% подобрение в сравнение с плацебо състоянието.“

Въпреки това е важно да се отбележат някои предупреждения. Успехът на тази техника зависи от наличието на мозъчна активност, свързана със задачата. С други думи, стимулът не предизвиква промени по време на периодите на почивка. Тази специфика предполага, че мозъчната стимулация работи най-добре при активни процеси на учене. Освен това проучването се фокусира предимно върху краткосрочните ефекти, а дългосрочните ефекти остават неясни.

„Все още има много открити въпроси, които трябва да бъдат разгледани в предстоящите проучвания, като по-добро разбиране на основния механизъм, персонализиране на стимулацията спрямо индивида, по-добра топографска разделителна способност на стимулацията, биомаркери, които позволяват прогнозиране на отговора на лечението и най-важното клиничен превод ”, каза Хамел (в това отношение). продължава).

ученето, „Неинвазивното тета избухване стимулиране на човешкия стриатум подобрява физическата активност и ученето на двигателни умения“, написана от Максимилиан Г. Весел, Елена Бенато, Траян Попа, Фабиан Вендел, Пиер Василиадис, Полин Менод, Валерия Беляева, Инес Р. Виоланте, Хеджоди Абдел Рахман, Патриша Дзялецка, Чанг Хюн Парк, Пабло Масера ​​Елвира, Такуя Моришита, Антонино М. Касара, Мелани Щайнер, Нир Гросман, Есра Нойфелд и Фридхелм С. Хомел.