A korábbiaknál sokkal pontosabb mély agyi stimulátort fejlesztettek ki
Az új eszköz harmincszor pontosabban képes a célterületet stimulálni, mint a korábbi DBS módszerek, így fontos szerepe lehet például a Parkinson-kór terápiájában.
A Nature Communications folyóiratban szeptember 5-én jelent meg a University College London kutatóinak cikke, amelyben olyan transzkraniális ultrahangos stimulációs (TUS) rendszert kifejlesztéséről számoltak be, amely műtéti beavatkozás nélkül képes precízen modulálni az agy mélyen fekvő struktúráit. Ez a technológiai áttörés új távlatokat nyit a neurológiai kutatásban és a központi idegrendszeri betegségek, például a Parkinson-kór, a depresszió vagy az esszenciális tremor kezelésében.
Az agyműködés nem invazív modulálása régóta a neurotechnológiai kutatások egyik kiemelt célja, mivel lehetőséget kínál az agyi idegpályák működésének mélyebb feltárására, ezzel pedig fontos szerepet játszhat egyes neurológiai kórképek célzott terápiáinak kifejlesztésében. A TUS technológia lényege, hogy finom mechanikai impulzusok révén képes befolyásolni a neuronok aktivitását, ezáltal módosítva az idegsejtek közötti kommunikációs mintázatokat. A korábbi rendszerek azonban csak korlátozott pontossággal voltak képesek működni, különösen az agy mélyebb régióinak célzásakor, mivel az ultrahanghullámok gyakran szélesebb területeket érintettek, mint amire a célzott neuromodulációhoz szükség lenne.
A most bemutatott új eszköz ezeket a korábbi korlátokat átlépve képes az agy mély struktúráit körülbelül ezerszer kisebb célterületen stimulálni, mint a hagyományos ultrahangos rendszerek, és harmincszor pontosabban, mint a korábbi mélyagyi TUS eszközök. A rendszer egy 256 elemből álló ultrahangos mátrixot tartalmaz, amelyet egy speciálisan kialakított sisakban helyeztek el. A sisakhoz egy puha, rögzítő arcmaszk is tartozik, amely stabilizálja a fejet, és segíti az ultrahanghullámok precíz irányítását.
A technológia hatékonyságát hét egészséges önkéntes bevonásával tesztelték, célzottan a talamusz egy kis, de funkcionálisan jelentős részét, a corpus geniculatum laterale-t (LGN) stimulálva. Ez a struktúra kulcsszerepet játszik a vizuális információk feldolgozásában. Az első kísérlet során a résztvevők egy villogó sakktáblát néztek, amely vizuális ingereket közvetített az LGN-en keresztül az agyba. A TUS alkalmazása alatt az fMRI vizsgálatok jelentős aktivitásnövekedést mutattak a vizuális kéregben, megerősítve a célzott stimuláció pontosságát.
A második kísérlet során a kutatók az LGN stimulációját követően a vizuális kéreg aktivitásának tartós csökkenését figyelték meg, amely legalább 40 percig fennmaradt. Ez a megfigyelés arra utal, hogy a rendszer képes az agyműködés hosszabb távú modulálására is. Bár a résztvevők szubjektíven nem érzékeltek változást a vizuális élményben, az agyi képalkotó vizsgálatok egyértelműen kimutatták a neurális aktivitás módosulását. A kutatók célja, hogy a jövőben ezeket a hatásokat klinikailag is hasznosítsák, például a mozgászavarok enyhítésére.
Professor Bradley Treeby, a UCL Orvosi Fizika és Orvosbiológiai Mérnöki Tanszékének vezető kutatója szerint ez az új technológia lehetőséget teremt arra, hogy a mélyagyi áramkörök működését nem invazív módon vizsgálják, ami korábban kizárólag műtéti úton volt lehetséges. Klinikai szempontból a rendszer új korszakot nyithat a neurológiai és pszichiátriai betegségek kezelésében, mivel példátlan pontossággal képes célba venni az adott kórképekhez kapcsolódó agyi struktúrákat. A mély agyi területek biztonságos, reverzibilis és megismételhető modulálása paradigmaváltást jelenthet a neurológiai kutatások területén.
A rendszer azonban nemcsak kutatási célokra, hanem klinikai beavatkozásokra is alkalmas lehet. A jelenleg alkalmazott mély agyi stimuláció (DBS; deep brain stimulation) invazív sebészeti beavatkozást igényel, amely kockázatokkal jár. Az új ultrahangos rendszer ezzel szemben nem invazív alternatívát kínál, amely lehetővé teszi az agyi célterületek előzetes tesztelését, sőt, bizonyos esetekben akár a műtéti megközelítések teljes kiváltását is.
A technológia klinikai hasznosításának előmozdítása érdekében a kutatócsoport több tagja megalapította a NeuroHarmonics nevű spinout vállalatot, amely a rendszer hordozható, viselhető változatának fejlesztését tűzte ki célul. A vállalat célja, hogy a precíz, nem invazív mély agyi stimuláció széles körben elérhetővé váljon mind a klinikai gyakorlatban, mind a személyre szabott terápiás alkalmazásokban.
Dr. Eleanor Martin, a tanulmány első szerzője kiemelte, hogy a rendszer kompatibilis az egyidejű fMRI-vel, így lehetővé teszi a stimuláció hatásainak valós idejű nyomon követését. Ez új lehetőségeket nyit az egyénre szabott kezelési protokollok kialakítása terén.
A kutatók hangsúlyozzák, hogy további vizsgálatok szükségesek a TUS által kiváltott neuromoduláció pontos mechanizmusainak feltárásához, de az eddigi eredmények máris jelentős előrelépést jelentenek a célzott, biztonságos és hatékony agyi stimulációs technológiák fejlesztésében. Az új eszköz áttörést jelent a mély agyi struktúrák nem invazív elérésében, és különösen ígéretesnek mutatkozik olyan neurológiai betegségek esetében, mint a Parkinson-kór, ahol a mély agyi régiók kiemelten érintettek.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Ultrasound helmet enables deep brain stimulation in people without surgery
Ultrasound system for precise neuromodulation of human deep brain circuits
Irodalmi hivatkozás:
Ultrasound system for precise neuromodulation of human deep brain circuits, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-63020-1. www.nature.com/articles/s41467-025-63020-1
