Stimuliraj me neinvazivno

Raziskovalci in raziskovalke imajo danes na razpolago že kar nekaj metod za vplivanje na možgansko aktivnost, vendar morajo še vedno izbirati med natančnostjo in neinvazivnostjo metode. Metode, ki ne posegajo po kirurških posegih, namreč ne omogočajo natančne stimulacije možganskih struktur, ki se ne nahajajo takoj pod lobanjo, kirurški posegi v možgane pa s seboj nosijo številne potencialne zaplete. V nedavni raziskavi, objavljeni v reviji Brain Stimulation, raziskovalna skupina poroča o metodi, ki ji pravijo sonotermogenetika. Ta omogoča natančno neinvazivno stimulacijo globokih možganskih struktur.

Têrmin sonotermogenetika lahko razdelimo na tri dele, ki označujejo sestavne dele metode. Predpona »sono-« se nanaša na uporabo fokusiranega ultrazvoka, ki je znan po tem, da lahko prodre globoko v možgane z visoko prostorsko ločljivostjo. Pri tem zaradi oddane energije segreje del tkiva. Torej – »sonotermo-«. Zadnji del besede – »genetika« – pa se nanaša na gensko modifikacijo celic, ki jih želimo stimulirati. Vanje vnesemo zapis za protein, ki se aktivira v odvisnosti od povišane temperature. 

Raziskovalna skupina je v okviru študije gen za toplotno občutljiv ionski kanal vnesla v somatosenzorno skorjo mišjih možganov. Po približno dveh tednih so izvedli stimulacijo s fokusiranim ultrazvokom. Pozorni so bili na kalcijeve tokove, ki nakazujejo na aktivacijo ionskih kanalov, na temperaturne spremembe zaradi nadzora segrevanja tkiva ter na vedenjski odziv prosto gibajočih se miši. Dosegli so robustno aktivacijo kalcijevih tokov v živčnih celicah, ki so izražale toplotno občutljiv ionski kanal. Lokalni dvig temperature na 42 stopinj Celzija ni povzročal merljivih aktivnosti v celicah, ki proteina niso izražale. Miši so se ob stimulaciji začele vrteti v krogih, kar je značilen vedenjski odziv tudi ob stimulaciji izbrane regije z drugimi metodami. 

Metoda uporabe ultrazvoka za aktivacijo gensko spremenjenih živčnih celic globoko v možganih se je torej izkazala za uspešno, pa tudi varno. Po koncu eksperimenta so namreč preverili še morfološke spremembe gensko spremenjenih in stimuliranih živčnih celic. V primerjavi s kontrolno skupino ni bilo nobenih razlik niti v celični sestavi niti v številu celic. Sonotermogenetika tako predstavlja potencialno izboljšavo do sedaj uveljavljenih nevromodulatornih metod, s tem pa nove možnosti za naslavljanje različnih nevroloških bolezni.