Pulsos de ultrasonido enfocado de baja intensidad (LIFUP) para modular el dolor

LIFUP utiliza un solo cóncavo grande o varios transductores de ultrasonido en una gorra colocada en el cuero cabelludo para producir sonicaciones de alta frecuencia (100 Hz) durante 30 segundos a la vez para 10 trenes de pulsos. A diferencia de los ultrasonidos de diagnóstico tradicionales, que transmiten ultrasonidos constantemente y 'escuchan' el eco para formar una imagen, LIFUP entrega el ultrasonido en paquetes o pulsos. Por razones que no están claras, el ultrasonido pulsado hace que las neuronas se despolaricen y disparen. Los huesos suelen bloquear las ondas de ultrasonido. Sin embargo, inteligentemente, uno puede enviar el ultrasonido desde múltiples fuentes y usar el cráneo como una lente, para dar forma y enfocar el haz convergente más profundo en el cerebro.

El uso clínico de LIFUP, por lo tanto, utiliza imágenes de resonancia magnética tomadas antes de la estimulación para posicionar y calcular cómo convergerán múltiples pulsaciones ultrasónicas en un lugar del cerebro (teniendo en cuenta la dispersión ósea del haz desde el cráneo). Dado que un transductor pequeño como el de la ecografía de diagnóstico no puede causar descargas neuronales de forma individual, con LIFUP la descarga neuronal puede enfocarse tanto en profundidad (2-12 cm debajo del capuchón; en comparación, la TMS tradicional puede estimular 1-3,4 cm2 de profundidad(9, 10)) y focalmente (tan pequeño como 0,5 mm de diámetro y hasta 1000 mm; la capacidad de una bobina TMS estándar de 70 mm en forma de 8 disponible comercialmente es de aproximadamente 50 mm2; (9, 10)). Curiosamente, el ancho de pulso de la frecuencia portadora de LIFUP (0,5 ms) es sorprendentemente similar al que se usa en todas las demás terapias de neuromodulación pulsada (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), lo que sugiere que este marco de tiempo es mecánicamente significativo. Este es un buen ejemplo de la ciencia de fondo común de la estimulación cerebral que trasciende los métodos individuales.

Los investigadores han examinado los efectos de LIFUP en entornos preclínicos y clínicos, confirmando su capacidad para estimular de manera segura el tejido neural(11-14), proponiendo mecanismos celulares para su eficacia(13-19), y ahora usando LIFUP en pacientes humanos(20). Monty et al. (2016) describieron un caso de estudio en el que utilizaron LIFUP para estimular el tálamo de un paciente comatoso.(20). Dos evaluaciones previas a LIFUP calificaron al paciente como en estado de conciencia mínima (MCS). Después de la sonicación, el paciente recuperó las funciones motoras y oromotoras al día siguiente, avanzando hacia una comprensión y comunicación completas del lenguaje asintiendo y sacudiendo la cabeza. Cinco días después de LIFUP, el paciente intentó caminar. Si bien este estudio no fue ciego ni controlado de forma simulada, la primera aplicación de LIFUP terapéutico en un paciente humano fue alentadora y esperamos más aplicaciones terapéuticas de LIFUP y posibles ensayos clínicos en el futuro. Si LIFUP continúa mostrando potencial clínico, tiene el potencial de suplantar el papel de DBS sin necesidad de cirugía. La barrera clave para que LIFUP reemplace a DBS para aplicaciones clínicas es que, en general, DBS se usa de una manera en la que el dispositivo se inserta y enciende constantemente sin intentar cambiar fundamentalmente la dinámica o el comportamiento del circuito para que pueda quitar el dispositivo. Obviamente, los pacientes no pueden llevar un casco LIFUP de forma permanente. Sin embargo, en la medida en que aprendamos a estimular de manera que cambie permanentemente el comportamiento del circuito (LTD o LTP) sin ablación, podremos sustituir varias sesiones de LIFUP que pueden entrenar y reconfigurar el cerebro en lugar de implantar hardware de forma permanente. LIFUP ciertamente puede estimular profunda y focalmente y de forma no invasiva y, por lo tanto, puede ser un próximo paso clave en el campo de la estimulación cerebral.

Información sobre la intervención a estudiar. Usaremos el dispositivo de pulsación de ultrasonido enfocado de baja intensidad Brainsonix. (BX Pulsar 1001). Consulte la descripción del fabricante (Resumen técnico) junto con los apéndices sobre la seguridad real del dispositivo.