Transzkraniális ultrahangos neuromoduláció az emberi elsődleges vizuális kéreg és elsődleges hallókérgen

Ez a tanulmány az alacsony intenzitású transzkraniális fókuszált ultrahang (tFUS) agyi aktivitásra gyakorolt hatásait értékeli egészséges felnőtt önkéntesekben. A transzkraniális ultrahang egy nem-invazív technika, amely akusztikus energiát juttat át a koponyán keresztül az agy egy kis, célzott területére. Más nem-invazív agyi stimulációs formákkal ellentétben az ultrahang milliméteres pontossággal képes elérni mély és felszíni agyi struktúrákat.

A transzkraniális ultrahangot jelenleg potenciális kezelési lehetőségként vizsgálják neurológiai és pszichiátriai állapotok, köztük krónikus fájdalom, függőség és depresszió esetén. Azonban az emberi agyi aktivitás növelésére vagy csökkentésére vonatkozó optimális stimulációs paraméterek még nincsenek jól megalapozva. E tanulmány célja annak meghatározása, hogy mely ultrahang impulzusparaméterek eredményeznek mérhető gerjesztést vagy gátlást az emberi kéreg agyi aktivitásában.

A tanulmány két agyi régióra összpontosít: az elsődleges látókéregre és az elsődleges hallókéregre. Ezeket a régiókat azért választották, mert e területek stimulációja érzékelési élményeket, például villanások látását vagy hangok hallását eredményezheti. Ezek az érzékelési jelentések, az agyi felvételekkel együtt, lehetővé teszik a kutatók számára, hogy közvetlenül értékeljék, hogyan befolyásolja az ultrahang a neuronális aktivitást.

A résztvevők három látogatást teljesítenek.

Az 1. látogatás során a résztvevők tájékoztatott beleegyezést adnak, alapvizsgálaton vesznek részt látási vagy hallási funkciók tekintetében, és mágnesesrezonancia-képvizsgálatnak (MRI) vetik alá magukat. Az MRI felvételeket minden résztvevő egyedi agyi anatómiájának azonosítására és a stimulációs célpont pontos lokalizálására használják.

A 2. látogatás során a résztvevők ultrahang stimuláción vesznek részt, miközben az agyi aktivitást elektroenkefalográfiával (EEG) rögzítik. Az EEG egy nem-invazív módszer, amely elektromos jeleket mér a fejbőrről. A vizuális vagy auditív ingerekre adott alapvonali agyi válaszokat a stimuláció előtt rögzítik. Ezután rövid ultrahang lökéseket adnak be, miközben az EEG továbbra is rögzíti az agyi aktivitást. A résztvevőket felkérhetik, hogy jelentést tegyenek a stimuláció során tapasztalt érzetekről. A stimuláció után további EEG felvételeket és viselkedési teszteket végeznek a rövid távú hatások értékelésére.

Három különböző ultrahang impulzushosszt tesztelnek véletlenszerű sorrendben. Minden stimulációs feltétel rövid lökésekből áll, amelyeket pihenőidőszakok választanak el. A teljes stimulációs idő korlátozott lesz, és pihenő intervallumokat foglalnak be a feltételek között.

A 3. látogatás során, amely legalább egy héttel később következik be, a résztvevők megismétlik a viselkedési tesztelést és követő strukturális MRI vizsgálaton vesznek részt annak megerősítésére, hogy nem történtek strukturális változások.

E tanulmányban használt ultrahang intenzitások a diagnosztikai ultrahangra vonatkozó, az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala (FDA) által megállapított biztonsági határértékek alatt vannak. A térbeli csúcs impulzusátlag intenzitás (Isppa) és a térbeli csúcs időbeli átlag intenzitás (Ispta) az FDA expozíciós határértékei alatt marad, még a koponya általi jelcsillapítás figyelembe vétele előtt is. A mechanikai index (MI) értékek szintén az ajánlott biztonsági küszöbök alatt maradnak. Korábbi, több ezer résztvevőt érintő emberi tanulmányok alapján a súlyos mellékhatások kockázata nagyon alacsonynak tekinthető.

Lehetséges kockázatok közé tartozik az átmeneti fejbőr kellemetlenség, enyhe bőrirritáció az ultrahang gél miatt, vagy átmeneti érzékszervi hatások, mint például fényvillanások vagy hangok. Bár e paraméterekkel végzett emberi tanulmányokban nem jelentettek rohamokat, az ultrahang módosítja az agyi aktivitást, és elméleti kockázat létezik, hasonlóan más nem-invazív agyi stimulációs módszerekhez. A résztvevőket minden eljárás során monitorozzák.

A résztvevők számára nincs közvetlen orvosi haszon. Azonban e tanulmány eredményei segíthetnek irányítani az ultrahang-alapú kezelések fejlesztését neurológiai és pszichiátriai betegségekre, és javíthatják annak megértését, hogy a célzott agyi stimuláció hogyan befolyásolja az érzékszervi észlelést.

Az összegyűjtött adatok közé tartoznak MRI képek, EEG felvételek, viselkedési teljesítménymérések és a résztvevők által jelentett élmények. Minden adatot kódolnak és biztonságosan tárolnak az intézményi irányelveknek megfelelően.