Impulsi a ultrasuoni focalizzati a bassa intensità (LIFUP) per modulare il dolore

LIFUP utilizza un singolo grande concavo o più trasduttori a ultrasuoni in un cappuccio posizionato sul cuoio capelluto per produrre sonicazioni ad alta frequenza (100Hz) per 30 secondi alla volta per 10 treni di impulsi. A differenza degli ultrasuoni diagnostici tradizionali, che trasmettono costantemente gli ultrasuoni e "ascoltano" l'eco per formare un'immagine, LIFUP eroga gli ultrasuoni in pacchetti o impulsi. Per ragioni che non sono chiare, gli ultrasuoni pulsati provocano la depolarizzazione e l'attivazione dei neuroni. Le ossa in genere bloccano le onde ultrasoniche. Intelligentemente, tuttavia, si possono fornire gli ultrasuoni da più fonti e utilizzare il cranio come una lente, per modellare e focalizzare effettivamente il raggio convergente più in profondità nel cervello.

L'uso clinico di LIFUP utilizza quindi scansioni MRI effettuate prima della stimolazione per posizionare e calcolare come convergeranno più pulsazioni ultrasoniche in una posizione nel cervello (tenendo conto della dispersione ossea del raggio dal cranio). Poiché un piccolo trasduttore come nell'ecografia diagnostica non può causare individualmente una scarica neuronale, con LIFUP l'attivazione neuronale può essere focalizzata sia in profondità (2-12 cm sotto il cappuccio; per confronto, la TMS tradizionale può stimolare 1-3,4 cm2 in profondità (9, 10)) e focalmente (di appena 0,5 mm di diametro e fino a 1000 mm; la struttura di una bobina TMS a figura di 8 standard da 70 mm disponibile in commercio è di circa 50 mm2; (9, 10)). È interessante notare che l'ampiezza dell'impulso della frequenza di trasporto di LIFUP (0,5 ms) è sorprendentemente simile a quella utilizzata in tutte le altre terapie di neuromodulazione pulsata (DBS: 0,6 ms, ECT: 0,5 ms; TMS: 0,2 ms; VNS: 0,5 ms), suggerendo che questo lasso di tempo è meccanicamente significativo. Questo è un buon esempio della comune scienza di base della stimolazione cerebrale che trascende i singoli metodi.

I ricercatori hanno esaminato gli effetti di LIFUP in contesti preclinici e clinici, confermando la sua capacità di stimolare in modo sicuro il tessuto neurale(11-14), proponendo meccanismi cellulari per la sua efficacia(13-19) e ora utilizzando LIFUP in pazienti umani(20). Monti et al. (2016) hanno descritto un caso di studio in cui hanno utilizzato LIFUP per stimolare il talamo di un paziente in coma.(20). Due valutazioni pre-LIFUP hanno valutato il paziente in stato di minima coscienza (MCS). Dopo la sonicazione, il giorno successivo il paziente ha recuperato le funzioni motorie e oromotorie, avanzando verso la piena comprensione e comunicazione del linguaggio annuendo e scuotendo la testa. Cinque giorni dopo il LIFUP, il paziente ha tentato di camminare. Sebbene questo studio non sia stato né in cieco né controllato in modo fittizio, la prima applicazione terapeutica di LIFUP in un paziente umano è stata incoraggiante e prevediamo ulteriori applicazioni terapeutiche di LIFUP e potenziali studi clinici in futuro. Se LIFUP continua a mostrare un potenziale clinico, ha il potenziale per soppiantare il ruolo di DBS senza la necessità di un intervento chirurgico. L'ostacolo principale a LIFUP che sostituisce DBS per applicazioni cliniche è che, in generale, DBS viene utilizzato in un modo in cui il dispositivo è inserito e acceso costantemente senza tentare di modificare radicalmente le dinamiche o il comportamento del circuito in modo da poter rimuovere il dispositivo. Ovviamente, i pazienti non possono indossare permanentemente un casco LIFUP. Tuttavia, nella misura in cui impariamo a stimolare in modi che cambiano permanentemente il comportamento del circuito (LTD o LTP) senza ablazione, potremmo essere in grado di sostituire diverse sessioni di LIFUP che possono allenare e ricablare il cervello invece di impiantare permanentemente l'hardware. LIFUP può certamente stimolare in modo profondo e focale e in modo non invasivo e quindi può essere un passo avanti chiave nel campo della stimolazione cerebrale.

Informazioni sull'intervento da studiare. Useremo il dispositivo di pulsazione ultrasonica focalizzata a bassa intensità Brainsonix. (BX Pulsar 1001). Si prega di consultare la descrizione del produttore (Riepilogo tecnico) insieme alle appendici sulla sicurezza effettiva del dispositivo stesso.