Сфокусированные ультразвуковые импульсы низкой интенсивности (LIFUP) для модуляции боли

LIFUP использует один большой вогнутый или несколько ультразвуковых преобразователей в колпачке, надетом на кожу головы, для создания высокочастотных (100 Гц) ультразвуковых воздействий в течение 30 секунд за раз для 10 последовательностей импульсов. В отличие от традиционного диагностического ультразвука, который постоянно передает ультразвук и «слушает» эхо для формирования изображения, LIFUP доставляет ультразвук пакетами или импульсами. По неясным причинам импульсный ультразвук вызывает деполяризацию и возбуждение нейронов. Кости обычно блокируют ультразвуковые волны. Однако с умом можно доставить ультразвук из нескольких источников и использовать череп в качестве линзы, чтобы на самом деле сформировать и сфокусировать сходящийся луч глубже в мозгу.

Таким образом, при клиническом использовании LIFUP используются МРТ-сканы, сделанные до стимуляции, для позиционирования и расчета того, как множественные ультразвуковые пульсации будут сходиться в определенном месте в головном мозге (с учетом рассеяния луча в костях от черепа). Поскольку небольшой датчик, такой как в диагностическом УЗИ, не может сам по себе вызвать разряд нейронов, с помощью LIFUP возбуждение нейронов может быть сфокусировано как глубоко (2-12 см под колпачком; для сравнения, традиционная ТМС может стимулировать на глубину 1-3,4 см2 (9, 10)) и фокально (от 0,5 мм в диаметре до 1000 мм; площадь стандартной, имеющейся в продаже 70-мм катушки TMS в виде восьмерки составляет примерно 50 мм2; (9, 10)). Интересно, что ширина импульса несущей частоты LIFUP (0,5 мс) поразительно похожа на ширину импульса, используемую во всех других методах импульсной нейромодуляции (DBS: 0,6 мс, ECT: 0,5 мс, TMS: 0,2 мс, VNS: 0,5 мс), что предполагает что этот временной интервал имеет механистическое значение. Это хороший пример общей научной основы стимуляции мозга, которая выходит за рамки отдельных методов.

Исследователи изучили эффекты LIFUP в доклинических и клинических условиях, подтвердив его способность безопасно стимулировать нервную ткань (11–14), предложили клеточные механизмы его эффективности (13–19) и теперь используют LIFUP у пациентов (20). Монти и др. (2016) описали тематическое исследование, в котором они использовали LIFUP для стимуляции таламуса коматозного пациента (20). Две оценки до LIFUP оценивали пациента как находящегося в состоянии минимального сознания (MCS). После обработки ультразвуком у пациента восстановились двигательные и оромоторные функции на следующий день, и он достиг полного понимания языка и общения, кивая и качая головой. Через пять дней после LIFUP пациент попытался ходить. Хотя это исследование не было ни слепым, ни фиктивным, первое применение терапевтического LIFUP у пациента обнадеживало, и мы ожидаем большего терапевтического применения LIFUP и потенциальных клинических испытаний в будущем. Если LIFUP продолжит демонстрировать клинический потенциал, у него есть потенциал вытеснить роль DBS без необходимости хирургического вмешательства. Основным препятствием для LIFUP, заменяющим DBS для клинических приложений, является то, что в целом DBS используется таким образом, что устройство вставляется и постоянно включается, не пытаясь фундаментально изменить динамику или поведение схемы, чтобы вы могли удалить устройство. Очевидно, что пациенты не могут постоянно носить шлем LIFUP. Однако в той мере, в какой мы научимся стимулировать таким образом, чтобы постоянно изменять поведение схемы (LTD или LTP) без абляции, мы можем заменить несколько сеансов LIFUP, которые могут тренировать и перепрограммировать мозг, вместо постоянной имплантации оборудования. LIFUP, безусловно, может стимулировать глубокие, очаговые и неинвазивные воздействия и, таким образом, может стать ключевым следующим шагом в области стимуляции мозга.

Информация об изучаемом вмешательстве. Мы будем использовать устройство Brainsonix с низкой интенсивностью сфокусированного ультразвукового пульсационного устройства. (ВХ Пульсар 1001). Пожалуйста, ознакомьтесь с описанием производителя (Техническое резюме) вместе с приложениями о фактической безопасности самого устройства.