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

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).