Транскраниальная ультразвуковая нейромодуляция первичной зрительной коры и первичной слуховой коры у человека

Это исследование будет оценивать влияние низкоинтенсивного транскраниального фокусированного ультразвука (tFUS) на активность мозга у здоровых взрослых добровольцев. Транскраниальный ультразвук — это неинвазивная методика, которая доставляет акустическую энергию через череп в небольшой целевой участок мозга. В отличие от других форм неинвазивной стимуляции мозга, ультразвук может достигать глубоких и поверхностных структур мозга с миллиметровой точностью.

Транскраниальный ультразвук в настоящее время исследуется как потенциальное лечение неврологических и психических состояний, включая хроническую боль, зависимость и депрессию. Однако оптимальные параметры стимуляции для увеличения или уменьшения мозговой активности у людей ещё недостаточно установлены. Цель этого исследования — определить, какие параметры ультразвуковых импульсов вызывают измеримое возбуждение или подавление активности в коре головного мозга человека.

Исследование будет сосредоточено на двух областях мозга: первичной зрительной коре и первичной слуховой коре. Эти области были выбраны потому, что стимуляция этих участков может вызывать перцептивные переживания, такие как видение вспышек света или слышание тонов. Эти перцептивные отчеты вместе с записями мозговой активности позволяют исследователям напрямую оценивать, как ультразвук влияет на нейронную активность.

Участники пройдут три визита.

Во время Визита 1 участники пройдут информированное согласие, базовое тестирование зрительной или слуховой функции и магнитно-резонансную томографию (МРТ). Сканирование МРТ будет использоваться для определения индивидуальной анатомии мозга каждого участника и точной локализации цели стимуляции.

Во время Визита 2 участники пройдут ультразвуковую стимуляцию, в то время как активность мозга будет записываться с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). ЭЭГ — это неинвазивный метод, измеряющий электрические сигналы с поверхности головы. Базовые мозговые реакции на зрительные или слуховые стимулы будут записаны до стимуляции. Затем ультразвук будет подаваться короткими импульсами, в то время как ЭЭГ продолжает записывать мозговую активность. Участников могут попросить сообщить о любых ощущениях, испытанных во время стимуляции. После стимуляции будут проведены дополнительные записи ЭЭГ и поведенческие тесты для оценки краткосрочных эффектов.

Три различные длительности ультразвуковых импульсов будут протестированы в случайном порядке. Каждое условие стимуляции будет состоять из коротких импульсов, разделенных периодами отдыха. Общее время стимуляции будет ограничено, а интервалы отдыха будут включены между условиями.

Во время Визита 3, который состоится не менее чем через неделю, участники повторят поведенческое тестирование и пройдут контрольное структурное сканирование МРТ, чтобы подтвердить отсутствие структурных изменений.

Интенсивности ультразвука, используемые в этом исследовании, ниже установленных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) пределов безопасности для диагностического ультразвука. Пространственно-пиковая усредненная по импульсу интенсивность (Isppa) и пространственно-пиковая усредненная по времени интенсивность (Ispta) будут поддерживаться ниже пределов воздействия FDA, даже без учета ослабления сигнала черепом. Значения механического индекса (MI) также останутся ниже рекомендуемых порогов безопасности. Основываясь на предыдущих исследованиях на людях с участием тысяч участников, риск серьезных побочных эффектов считается очень низким.

Потенциальные риски включают временный дискомфорт кожи головы, легкое раздражение кожи от ультразвукового геля или преходящие сенсорные эффекты, такие как вспышки света или звуки. Хотя судороги не были зарегистрированы в исследованиях на людях с использованием этих параметров, ультразвук модулирует мозговую активность, и существует теоретический риск, аналогичный другим методам неинвазивной стимуляции мозга. Участники будут находиться под наблюдением на протяжении всех процедур.

Непосредственной медицинской пользы для участников нет. Однако результаты этого исследования могут помочь направить разработку ультразвуковых методов лечения неврологических и психических расстройств и улучшить понимание того, как целевая стимуляция мозга влияет на сенсорное восприятие.

Собранные данные будут включать изображения МРТ, записи ЭЭГ, показатели поведенческой эффективности и переживания, о которых сообщают участники. Все данные будут закодированы и храниться безопасно в соответствии с институциональной политикой.