В журнале Nature Biomedical Engineering ученые из Медицинского центра Нью-Йоркского университета Langone Health совместно с коллегами из Цюрихского университета и Швейцарской высшей технической школы представили технологию, способную управлять нейронными цепями мозга с помощью сфокусированных звуковых волн. Эта работа открывает путь к новым методам лечения неврологических заболеваний и психических расстройств.
В основе метода лежит транскраниальная ультразвуковая стимуляция (ТУС) — неинвазивная технология, которая позволяет направлять ультразвуковые волны в определенные области мозга. Исследователи создали систему, состоящую из 512 ультразвуковых излучателей и волоконного эндоскопа с камерой. С ее помощью они смогли наблюдать, как ультразвук активирует нейроны у живых мышей в реальном времени.
Ключевой особенностью работы стало применение голограмм из ультразвуковых волн. Подобно тому, как световые волны формируют трехмерные изображения, звуковые волны могут интерферировать, создавая определенные фигуры — треугольники, пятиугольники и другие формы, которые точно фокусируются на поверхностях мозга. Эта фокусировка активировала группы нейронов, вызывая их флуоресценцию, то есть свечение, фиксируемое камерой.
По словам Шая Шохама, одного из авторов работы, ультразвук низкой интенсивности не повреждает клетки, а временно активирует их. Благодаря этому удается воздействовать на целые нейронные цепи, а не только на отдельные клетки. Такой подход повышает чувствительность нейронов к звуку в 10 раз, снижая требуемую мощность и делая технологию более безопасной.
Ученые надеются, что эта разработка позволит перейти от симптоматического лечения к точной активации нейронных сетей при болезни Паркинсона, депрессии и других нарушениях работы мозга. Уже сейчас некоторые приложения транскраниальной ультразвуковой стимуляции проходят клинические испытания, а дальнейшие исследования направлены на изучение более глубоких областей мозга.
Если эта технология будет доведена до клиники, медицина сможет буквально «настраивать» мозг с помощью звука, открывая новые перспективы восстановления его функций.
Ранее Наука Mail рассказала о разработке органического пластика, который подстраивается под работу мозга и может стать основой для нейроинтерфейсов.
