Davranışlarımızı derinden etkileyen bazal ganglionlar veya talamus gibi beyin yapıları, işlevlerinde meydana gelen bozukluklar Parkinson hastalığı veya depresyon gibi nörolojik rahatsızlıklara yol açabiliyor. Bu önemli beyin bölgeleri hakkında bilgimiz, konumlarından dolayı sınırlı kalabiliyor, bu da onları incelemeyi ve tedavi etmeyi zorlaştırıyor.
Yeni bir çalışmada, araştırmacılar cerrahi müdahale gerektirmeyen bir cihaz geliştirdi. Yenilikçi ultrason kaskı, beyin derinliklerindeki devreleri cerrahi olmadan modüle edebilmenin yanı sıra, benzeri görülmemiş bir hassasiyetle bunu gerçekleştirebiliyor.
Bu teknoloji, derin beyin bölgelerini inceleme ve etkileme yeteneğimizde büyük bir sıçrama temsil ediyor. Yapılan açıklamada, bu gelişmenin hem nörobilim araştırmaları hem de klinik tedaviler için yeni fırsatlar sunduğu belirtiliyor. Bilim insanları, ilk kez cerrahiyle ulaşılabilecek beyin devrelerinin nedensel ilişkilerini cerrahiye gerek kalmadan inceleyebiliyor.
Klinik açıdan, bu yeni teknoloji Parkinson hastalığı, depresyon ve esansiyel tremor gibi nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisinde devrim yaratabilir. Bu rahatsızlıklarda kilit rol oynayan belirli beyin devrelerini hedeflemede benzeri görülmemiş bir hassasiyet sunuyor.
Yeni sistem, transkraniyal ultrason stimülasyonu ve MRI-rehberli odaklı ultrason gibi mevcut yöntemlerden yararlanıyor. Ancak, önceki teknolojilerin odak hassasiyetindeki düşüklük ve kafatasına vidalama gereksinimi gibi sınırlamalarını gidermek üzere tasarlanmış.
Araştırmaya göre, yeni kask geleneksel ultrason cihazlarından bin kat, derin beyin bölgelerini hedeflemeye özel benzer teknolojilerden ise 30 kat daha küçük alanları hedefleyebiliyor. Bu, kaskın içine entegre edilmiş 256 adet elemanın, belirli beyin bölgelerine odaklanmış ultrason ışınları yayarak nöronal aktiviteyi artırması veya azaltmasıyla sağlanıyor.
Cihaz, ultrason ışınlarının hassasiyetini artırmak için kullanıcının başını sabitlemeye yardımcı olan yumuşak bir plastik yüz maskesi de içeriyor.
Çalışmaya katılan yedi gönüllü üzerinde yapılan deneylerde, araştırmacılar kaskı kullanarak talamusun görme bilgisini işleyen küçük bir parçası olan lateral genikülat çekirdeği (LGN) hedef aldı. Bir deneyde denekler, kasktan gelen ultrason ışınları LGN'yi hedeflerken yanıp sönen bir satranç tahtası deseni izledi. Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) taramaları, görsel kortekste eşzamanlı bir aktivite artışı göstererek LGN'nin başarıyla hedeflendiğini ortaya koydu.
Gerçek zamanlı izleme yeteneği önemli bir özellik. Sistem, stimülasyonun etkilerini gerçek zamanlı olarak izlemeyi sağlayan eşzamanlı fMRI ile uyumlu olacak şekilde tasarlandı. Bu, kapalı döngü nöromodülasyon ve kişiselleştirilmiş tedaviler için heyecan verici olasılıklar sunuyor.
Başka bir deneyde, stimülasyon sonrası görsel korteks aktivitesindeki değişikliklerin 40 dakika devam etmesiyle kaskın etkilerinin kalıcılığı gösterildi. Araştırmacılar, deneklerin testler sırasında herhangi bir görsel değişiklik fark etmediğini belirtirken, fMRI taramaları hedeflenen konumlarda önemli ve kalıcı nöral aktivite kaymalarını ortaya koydu.
Beynin derinliklerindeki yapıları cerrahi olmadan hassas bir şekilde modüle etme yeteneği, nörobilimde bir paradigma değişikliği anlamına geliyor. Beyin fonksiyonlarını anlamak ve hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için güvenli, geri döndürülebilir ve tekrarlanabilir bir yöntem sunuyor.
Daha fazla araştırma gerekmekle birlikte, bu sonuçlar şimdiden bir atılım niteliğinde. Bu tür hassas nöromodülasyon, daha önce invaziv yöntemler olmadan imkansızdı ve Parkinson hastalığı gibi derin beyin bölgelerinin özellikle etkilendiği durumlarda hastalara yeni umut sunuyor.
Çalışma, Nature Communications dergisinde yayımlandı.
