Разработана революционная система, позволяющая точно и неинвазивно воздействовать на несколько областей мозга одновременно с помощью голографической транскраниальной ультразвуковой стимуляции (ТУС). Эта инновация, представленная в июле 2025 года, открывает новые перспективы для лечения неврологических и психических расстройств путем точной модуляции нейронных цепей без хирургического вмешательства.
Исследование, проведенное совместно специалистами из Швейцарского федерального технологического института Цюриха (ETH Zurich), Цюрихского университета и Нью-Йоркского университета (NYU), опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering. В основе системы лежит шлем с массивом из 512 ультразвуковых излучателей, которые фокусируют звуковые волны в сложные узоры, направляя их через череп для активации специфических нейронов. Такой подход повышает точность и снижает необходимую интенсивность ультразвука, что потенциально минимизирует побочные эффекты. Это исследование впервые предоставляет наглядные доказательства активации мозговых цепей ультразвуковыми узорами у живых животных. Открытие может привести к разработке новых неинвазивных методов лечения таких состояний, как болезнь Паркинсона, депрессия и эпилепсия.
Исследование получило финансирование от Национальных институтов здравоохранения США (NIH), что подчеркивает значительный прогресс в области неинвазивной нейромодуляции. Команда активно работает над внедрением клинических применений этой технологии. Ультразвуковые технологии уже нашли применение в медицине, от пренатальной визуализации до физиотерапии и лечения опухолей с помощью высокоинтенсивного ультразвука. Однако использование низкоинтенсивного ультразвука для воздействия на активность мозга представляет собой новую, многообещающую область.
Традиционные методы стимуляции мозга часто ограничивались воздействием на одну точку, что затрудняло модуляцию сложных нейронных сетей. Новая голографическая система позволяет одновременно стимулировать несколько областей, что более соответствует естественной сетевой работе мозга. Исследователи из Цюриха и Нью-Йорка смогли одновременно стимулировать от трех до пяти точно определенных точек в мозге, что ранее было возможно лишь с меньшей точностью. Эта технология открывает путь к персонализированным методам стимуляции мозга, которые могут восстановить функцию или облегчить симптомы у пациентов с изнурительными неврологическими заболеваниями.
Повышение безопасности и более глубокое понимание механизмов действия этого подхода намекают на трансформационное будущее нейротерапии. В дальнейшем команда планирует сосредоточиться на практических применениях и тестировании технологии на различных животных моделях заболеваний мозга, включая болезнь Альцгеймера, тремор и эпилепсию, а также депрессию, болезнь Паркинсона и восстановление после инсульта. Важно отметить, что, хотя ультразвуковая стимуляция мозга является перспективной, она сталкивается с проблемами, связанными с точным пространственно-временным контролем и мониторингом ее воздействия на мозговые цепи.
Тем не менее, голографическая транскраниальная ультразвуковая стимуляция позволяет напрямую контролировать стимулируемый объем и активно модулировать локальные и среднемасштабные сетевые проекции, эффективно снижая порог активации на порядок. Эта разработка знаменует собой новый этап в неинвазивной нейромодуляции, предлагая надежду на более эффективное и безопасное лечение широкого спектра неврологических и психических расстройств. Исследования в этой области, финансируемые в том числе NIH, продолжаются, открывая новые горизонты для понимания и лечения заболеваний мозга.