You are currently viewing Transzkraniális ultrahangos ingerlés

Transzkraniális ultrahangos ingerlés

A transzkraniális ultrahangos ingerlés lehet a legújabb eleme a kognitív idegtudomány módszertani tárházának.

Az agy egy rendkívül összetett szerkezet, titkainak megértéséhez sokféle megközelítést alkalmaznak az idegtudósok. A módszerek egy része valamilyen módon befolyásolja az idegrendszer működését (pl. egy agyterület sértésével vagy elektromos ingerlésével), a kutató pedig megfigyeli milyen hatással van ez például a viselkedésre. Ez a stratégia rengeteg izgalmas eredményt szült, de mivel a szükséges beavatkozások maradandó károsodásokat okoznak, ezek nyilván nem használhatók az emberekkel történő kísérletezés során. Vannak olyan módszerek is, amikkel az emberi idegrendszer működését is etikusan befolyásolhatjuk, de ezek csak az agykérget képesek elérni (transzkraniális egyenáramú ingerlés). Talán szükségtelen hangsúlyozni, hogy elképesztő jelentőséggel bírna egy olyan módszer, amivel biztonságosan és maradandó károsodások nélkül lehetne befolyásolni az emberi agy tetszőleges területeinek működését.

Egyesek szerint elképzelhető, hogy a transzkraniális ultrahangos ingerlés lehet ez a módszer. 2011-ben publikálták az első tanulmányokat amelyek kimutatták, hogy a fókuszált ultrahang hatással van az idegrendszer működésére. A módszer neve abból a tényből fakad, hogy a hangrezgések a koponyán keresztül, vagyis transzkraniálisan érik el az agyat. A készüléket elég a fejbőrre helyezni, tehát nincs szükség műtéti beavatkozásra a használatához. Egyelőre azonban nem tudjuk, hogyan befolyásolják az ultrahangok az agyműködést, a pontos hatásokat sem ismerjük, de még csak a hatások időbeli lefutását sem. Továbbá az sem világos, hogy lehetséges-e mélyen elhelyezkedő agyi struktúrákat ingerelni a módszerrel. Ezen kérdések egy részére adott választ egy európai kutatócsoport két új tanulmánya (egyik és másik).

A kutatók makákókon végezték el kísérleteiket. Az állatokat elaltatták, a fejükről mágnesesrezonancia képalkotással (MRI) készültek felvételek, ezek alapján célozták be az agy különböző területeit (ezek között voltak felszíni struktúrák és mélyebben elhelyezkedő agyterületek is, mint például az amigdala). Az állatok agyműködését az ingerlés előtt is vizsgálták, nyugalmi funkcionális MRI segítségével. Ezzel az agy különböző területei vérátáramlásának megváltozásai rögzíthetők, ami összefüggésben van az adott agyterület működésének intenzitásával. Az első felvételeket követően az ultrahangos berendezést az állatok leborotvált fejbőrére helyezték, majd 40 másodpercen keresztül alkalmaztak 250 kHz-es ingerlést (nem folyamatos, hanem periodikus ingerlést használtak a célzott területek túlzott felmelegédésének elkerülése végett). Ezután szintén nyugalmi fMRI felvételek készültek az állatok agyáról. Az fMRI adatokból ún. konnektivitási mutatókat lehet számítani, amelyek arra utalnak, hogy két agyterület vérátáramlásának változásai mennyire vannak összhangban. Ebből a két agyterület közti együttműködés mértékére következtetnek. Az adatok szerint az ingerlés után akár két órával is kimutatható volt a konnektivitás megváltozása a célzott terület és a vele kapcsolatban lévő más agyterületek között. Emellett úgy tűnik sikeres volt a mélyen fekvő amigdala és az övtekervény elülső részének az ingerlése is.

Korábban egyes kutatók felvetették, hogy az ultrahangos ingerlés azért befolyásolhatta rágcsálók agyműködését, mert a hallórendszerük feldolgozta a hangokat. Ezesetben jóval a makákók hallástartományán kívül esett az alklamazott frekvencia, ráadásul az agyműködésre gyakorolt hatás az ingerlést követően akár órák elteltévelis kimutatható volt, a kutatók szerint tehát valószínűtlen, hogy valóban a hallórendszer állna a hatás hátterében. Az is felmerült már, hogy az ultrahang az erek kitágítása révén éri el a hatását, de a kutatók nem találtak erre utaló jeleket az állatok agyának szövettani vizsgálatával.

Összességében tehát úgy tűnik, hogy a transzkraniális ultrahangos ingerlés alkalmas lehet akár mélyebben elhelyezkedő agyterületek célzására is, ráadásul a hatása akár órákig is eltarthat, bár az még nem világos, hogy ez milyen viselkedéses vagy kognitív változásokkal jár együtt. A tanulmányok szerint a módszer fiziológia alapja nem a hallórendszer ingerlése és nem is a vérerek kitágítása. Bíztató, hogy a kutatók nem találtak szöveti károsodásra utaló jeleket a kísérleti állatok agyában, azonban még további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy a módszer embereken is érdemben alkalmazható legyen.

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2019/21. számában jelent meg.

Vélemény, hozzászólás?