Stimularea cerebrală noninvazivă avansată vizează afecțiuni neurologice severe
Tehnicile de stimulare cerebrală pot corecta activitatea anormală în circuitele neuronale implicate în afecțiuni precum boala Parkinson și depresia.
Cu toate acestea, metodele actuale de stimulare transcraniană aplicate prin scalp ajung doar la suprafața creierului, limitându-le astfel eficiența.
Stimularea cerebrală profundă, pe de altă parte, poate viza structuri interne, dar necesită implantarea chirurgicală a electrozilor. O echipă de cercetători de la Centrul de Neuroștiințe și Sănătate Mintală Synapsy de la Universitatea din Geneva (UNIGE), în colaborare cu ETH Zurich, Wyss Center Geneva și EPFL, a reușit să îmbunătățească o tehnologie promițătoare, denumită „stimulare prin interferență temporală”. Această metodă ar putea permite stimularea cerebrală noninvazivă, mai profundă și mai targetată.
Creierul funcționează datorită semnalelor electrochimice care circulă prin rețele neuronale extinse. În anumite afecțiuni, aceste ritmuri devin prea slabe, prea puternice sau slab sincronizate. Aplicarea de stimulare electrică în circuite specifice ale creierului poate ajuta la restabilirea activității la modele sănătoase și funcționale.
„Principiul nu este de a stimula întregul creier, ci de a viza o rețea specifică al cărei activitate este perturbată”, explică Valerio Zerbi. „Totuși, unele regiuni esențiale pentru mișcare, memorie sau reglarea emoțională sunt adânc înfipte în creier, ceea ce face dificilă abordarea lor într-un mod noninvaziv și precis.”
Tehnici noninvazive actuale, precum stimularea magnetică transcraniană (TMS), stimularea transcraniană prin curent direct (tDCS) sau stimularea transcraniană prin curent alternativ (tACS), afectează în principal straturile superficiale ale creierului. În contrast, stimularea cerebrală profundă (DBS) țintește eficient structurile adânci, însă în urma unei intervenții chirurgicale invazive. Stimularea prin interferență temporală (TIS) reprezintă o alternativă emergentă capabilă să ajungă la regiuni profunde fără a necesita intervenție chirurgicală.
Principiul său se bazează pe interferența dintre două câmpuri electrice de înaltă frecvență aplicate de la scalp, cu o mică diferență de frecvență. Atunci când aceste câmpuri se întâlnesc în creier, diferența de frecvență produce un semnal mai lent la care neuronii pot răspunde. „Neuronii nu sunt foarte sensibili la frecvențe foarte înalte, dar pot detecta frecvența de interferență produsă când două astfel de semnale interacționează”, adaugă Valerio Zerbi.
Această interferență permite teoretic vizarea unei regiuni adânci fără a stimula puternic țesuturile prin care trece semnalul, dar amploarea efectelor periferice nu a fost niciodată măsurată pe întreaga suprafață a creierului până acum.
Pentru a evalua efectele off-target, echipa a stimulat o regiune cerebrală cunoscută sub numele de „cortex prefrontal medial” la șoareci. Cercetătorii au folosit o combinație de electrofiziologie, imagistică prin calciu și RMN funcțional pentru a captura efectele TIS la locul țintă și în întregul creier.
„Studii anterioare au arătat că o regiune profundă poate fi stimulată cu această tehnologie, dar fără a ști exact ce se întâmplă în alte părți, nu putem aplica sigur această metodă pe oameni”, afirmă Valerio Zerbi. „Datorită RMN-ului funcțional, am reușit să vizualizăm toate regiunile activate și să cuantificăm efectele off-target.” Rezultatele confirmă că TIS modulază activitatea neuronală în regiunea țintă, dar dezvăluie, de asemenea, activări nedorite în alte circuite.
Pentru a îmbunătăți precizia tehnicii, cercetătorii au decis să adauge o a treia pereche de electrozi pentru a genera un câmp electric de anulare. Acesta neutralizează activ câmpurile electrice din regiunile nonțintă, fără a reduce efectul în zona de interes. „Am introdus un câmp destinat să suprime interferența acolo unde este nedorită, menținând în același timp eficacitatea stimulării dorite”, spune cercetătorul. Această descoperire abordează unul dintre principalele obstacole ale TIS și ar putea deveni esențială pentru a viza structuri mici, adânc înfipte, implicate în tulburări psihiatrice și neurologice, cum ar fi depresia, TOC, dependențele sau chiar boala Parkinson.
Aceste rezultate nu fac încă din TIS un substitut direct pentru stimularea cerebrală profundă, dar îi întăresc considerabil potențialul clinic. În cele din urmă, această abordare ar putea completa terapiile existente, deoarece scopul nu este neapărat să le înlocuiască, ci să ofere un instrument noninvaziv mai precis și complementar. „Înțelegerea și gestionarea limitării efectelor off-target ale TIS a fost un pas esențial înainte de a lua în considerare aplicațiile clinice mai largi”, conchide Valerio Zerbi.
