Věda má novou neinvazivní metodu pro terapie depresí a závislostí
Foto: EPFL/Tiskový zdrojZasáhnout cíl neinvazivní hlubokou mozkovou stimulací, takový je potenciální cíl terapie závislostí, depresí a OCD (obsedantně kompulzivních poruch).
Výzkum publikovaný v Nature Human Behavior zdůrazňuje interdisciplinární přístup, který integruje medicínu, neurovědu, výpočty a inženýrství s cílem zlepšit naše porozumění mozku a vyvinout terapie, které mohou potenciálně změnit život.
Výzkumníci z EPFL úspěšně otestovali novou techniku pro sondování hlubokých oblastí lidského mozku, bez chirurgického zákroku, pro potenciální terapeutické účely.
Neurologické poruchy, jako je závislost, deprese a obsedantně-kompulzivní porucha (OCD), postihují miliony lidí na celém světě. Často se vyznačují komplexními patologiemi, které zahrnují více oblastí a okruhů mozku. Léčba těchto stavů je notoricky známá kvůli složité a špatně pochopené povaze mozkových funkcí. Další komplikace přináší náročnost poskytování terapií do hlubokých mozkových struktur bez invazivních postupů.
Neurověda a neinvazivní metody
V rychle se vyvíjejícím oboru neurověd je neinvazivní mozková stimulace novou nadějí pro pochopení a léčbu velkého množství neurologických a psychiatrických stavů. A to bez chirurgického zásahu nebo implantátů. Výzkumníci v čele s Friedhelmem Hummelem, který zastává katedru klinického neuroinženýrství Defitchech na Škole přírodních věd EPFL, a postdoktorand Pierre Vassiliadis, jsou průkopníky nového přístupu v této oblasti, který otevírá hranice v léčbě stavů, jako je závislost a deprese.
Jejich výzkum využívající transkraniální temporální interferenční elektrickou stimulaci (tTIS) se specificky zaměřuje na hluboké oblasti mozku. Části, které jsou řídicími centry několika důležitých kognitivních funkcí a podílejí se na různých neurologických a psychiatrických patologiích.
„Invazivní hluboká stimulace mozku (DBS), již byla úspěšně aplikovaná na hluboce usazené neurální řídicí centrum. Cílem stimulace bylo omezení závislosti a léčení Parkinsonovy choroby, OCD a deprese,“ říká Hummel.
Neinvazivní metoda
„Klíčovým rozdílem našeho přístupu je to, že je neinvazivní. Což znamená, že k cílení na tyto oblasti používáme nízkoúrovňovou elektrickou stimulaci na pokožce hlavy.“
MUDr. Vassiliadis P.D., hlavní autor článku, popisuje tTIS jako metodu s použitím dvou párů elektrod připevněných ke skalpu. K tomu používá aplikaci slabých elektrických polí uvnitř mozku. Doteď jsme se nemohli zaměřovat pouze na tyto oblasti mozku. Jsou totiž umístěné hodně hluboko. Elektrické pole o nízké úrovni by stimulovalo všechny oblasti mezi lebkou a hlubšími zónami mozku. Což by znamenalo, že jakákoli léčba by byla neúčinná. Tento přístup nám umožňuje selektivně stimulovat hluboké oblasti mozku, které jsou důležité při neuropsychiatrických poruchách,“ vysvětluje.
Inovativní technologie je založena na konceptu časové interference. Původně byla prozkoumaná na modelech hlodavců. Metodu vědci převedli do aplikace, kterou přizpůsobili pro léčbu lidi. Postaral se o to tým z EPFL.
Elektrody a frekvence
Součástí experimentu jsou dva páry elektrod. První pár je nastavený na frekvenci 2 000 Hz. Druhý pár je nastavený na 2 080 Hz. Díky podrobným výpočtovým modelům struktury mozku, jsou elektrody specificky umístěné na pokožce hlavy tak, že se jejich signály protínají v cílové oblasti.
Právě v tomto okamžiku nastává kouzlo rušení. Nepatrný frekvenční rozdíl 80 Hz mezi dvěma proudy se stává efektivní stimulační frekvencí v cílové zóně. Brilantnost této metody spočívá v její selektivitě. Vysoké základní frekvence (např. 2000 Hz) nestimulují neurální aktivitu přímo, takže zasahující mozková tkáň zůstává nedotčena a účinek se zaměřuje pouze na cílovou oblast.
Těžištěm tohoto nejnovějšího výzkumu je lidské striatum, klíčový hráč v mechanismech odměn a posilování. „Zkoumáme, jak lze posilovací učení, v podstatě jak se učíme prostřednictvím odměn, ovlivnit cílením na konkrétní mozkové frekvence,“ říká Vassiliadis. Aplikací stimulace striata při 80 Hz tým zjistil, že mohou narušit jeho normální fungování a přímo ovlivnit proces učení.
Foto: EPFL / Tiskový zdroj- Nová studie zjistila, že osamělé děti častěji zažívají psychózu
- Nová metoda screeningu rakoviny prsu s pomocí AI může omezit zbytečné testování
- Nevíte co dělat, když se cítíte špatně po nepříjemné konverzaci? Vědci z Japonska mají řešení
- Měkčí nádory podporují agresivnější šíření rakoviny prsu
- Nejen genetika, ale také tlak v děloze může ovlivnit následný vývoj obličeje
Závislosti, apatie, deprese
Terapeutický potenciál jejich práce je obrovský. Zejména u stavů, jako je závislost, apatie a deprese, kde mechanismy odměn hrají klíčovou roli. „Například v závislosti mají lidé tendenci přehnaně přistupovat k odměnám. Naše metoda by mohla pomoci snížit toto patologické přílišné zdůrazňování.“ Upozorňuje Vassiliadis, který je také výzkumníkem v Ústavu neurověd v UCLouvain.
Kromě toho tým zkoumá, jak mohou různé stimulační vzorce nejen narušit, ale také potenciálně zlepšit mozkové funkce. „Tento první krok měl prokázat hypotézu, že 80 Hz ovlivňuje striatum. Udělali jsme to tak, že jsme narušili jeho fungování. Náš výzkum také ukazuje slibné zlepšení motorického chování a zvýšení aktivity striatum. Zejména u starších dospělých se sníženou schopností učení,“ Vassiliadis dodává.
Doktor Hummel, vystudovaný neurolog, vidí tuto technologii jako začátek nové kapitoly stimulace mozku, která nabízí personalizovanou léčbu s méně invazivními metod Hummel a Vassiliadis jsou ohledně dopadu svého výzkumu optimističtí. Představují si budoucnost, kde by v nemocnicích mohly být snadno dostupné neinvazivní neuromodulační terapie, které by nabízely nákladově efektivní a rozsáhlý léčebný rozsah.
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS. Vědecká studie byla publikovaná v časopise Nature Human Behavior, DOI10.1038/s41562-024-01901-z s otevřeným přístupem.