Без дыр в голове: электрическим полем научились воздействовать на глубокие области мозга

Глубокого стимулирования мозга теперь можно добиться при помощи электрических полей.

Глубокого стимулирования мозга теперь можно добиться при помощи электрических полей.
Фото Global Look Press.

Один из самых смелых методов лечения в медицине: подавать электрический ток вглубь головного мозга человека с помощью длинных и тонких электродов, внедряемых через отверстие в черепе.

Так называемая глубокая стимуляция мозга (DBS), хоть и звучит пугающе, творит настоящие чудеса при использовании её для лечения людей с болезнью Паркинсона. Кстати, применять такую технологию DARPA планирует и для восстановления воспоминаний у военных.

Но "просверливание" головы человека – всё-таки довольно рискованный шаг. И дело не только в сложности такого рода операции (нужно точно знать, на какие области воздействовать и к чему это приведёт). Мозг в этом случае подвергаются дополнительной опасности (например, инфицирования). Не зря на страже этого органа даже изнутри организма стоит барьер, который учёные научились преодолевать лишь недавно — природа позаботилась о возведении надёжной защиты.

Но в будущем люди, вероятно, смогут добиваться такого же эффекта "медицинского чуда" с помощью стимуляторов, расположенных снаружи головы. И, есть вероятность того, что DBS начнут использовать для лечения большего числа заболеваний.

Доказано, что глубокая стимуляция мозга также помогает при депрессии, ожирении и обсессивно-компульсивном расстройстве, но обычно изменения в лучшую сторону в этом случае происходят очень медленно. Имплантирование электрода требует хирургического вмешательства, по этой причине подобный метод применяется только в крайне тяжёлых случаях.

Но Нир Гроссман (Nir Grossman) и его коллеги из Имперского колледжа Лондона нашли более безопасный способ для экспериментов с DBS – стимулирования мозга извне и без необходимости хирургической операции.

Учёные создали два электрических поля различных частот — (весь инструментарий при этом располагается за пределами черепной коробки). В этом случае стимулируются ткани головного мозга, в которых эти два поля пересекаются, но в то же время ткани, находящиеся в одном электрическом полем не затрагиваются, поскольку частоты полей достаточно высоки.

Например, исследователи могут использовать одно электрическое поле с частотой 10000 герц, а другое, настроенное на частоту 10010 Гц. Поражённые нервные клетки стимулируются при разнице в 10 Гц между двумя частотами.

Пока работа находится на ранней стадии. Гроссман уже продемонстрировал, что система работает на мышах. Правда, животные были убиты после эксперимента, чтобы лучше изучить, какие нейроны у них были простимулированы.

Его команда также протестировала технологию на девяти здоровых людях, пока те находились в головном сканнере МРТ. Тогда необходимый участок мозговой ткани стал во время эксперимента более активным, что указало на воздействие стимуляции, рассказывает Гроссман.

"Такой способ намного безопаснее, чем просверливание дырок в голове", — считает Петер Штейнмец (Peter Steinmetz) из Научно-исследовательского института мозга Накамото.

Сейчас Гроссман планирует "нацелиться" на гиппокамп – пару вытянутых структур порядка пяти сантиметров в длину. Гиппокамп имеет решающее значение для памяти. Возможно, подобная стимуляция будет полезна для людей, страдающих от потери памяти. Например, при болезни Альцгеймера. Кроме того, в планах учёных – изучить другие области мозга человека, ответственные за депрессию.

Добавим, что в мире и другие исследовательские группы применяют стимуляцию мозга извне, но с помощью ультразвука (недавно методику опробовали на человеке, вышедшем из комы). Но, по мнению Гроссмана, всё-таки безопаснее использовать электрический ток. "Применяя ультразвук, мы как бы "ударяем" клетку, так что есть шанс, что её же мы можем и повредить. Электрические поля используются в течение многих десятилетий", — заключает он.

Технология была представлена на этой неделе на конференции Общества нейронаук в Сан-Диего (Society for Neuroscience 2016).