Ultradźwięki na poprawę nastroju

Zespół badawczy z University of Arizona prowadzi badania w  kierunku wykorzystania ultradźwięków do leczenia depresji i lęków. 

Kierownik badania, prof. Hameroff testuje na sobie system przed rozpoczęciem badań na wolontariuszach. Sonograf kieruje ultradźwięki w przednią korę skroniową (The University of Arizona Health Sciences Center)

Badanie zostało przeprowadzone przez profesora Stuarta Hameroffa z University of Arizona i jego zespół na  The University of Arizona Medical Center-South Campus. Badania opublikowano w Brain Stimulation. Hameroff wpadł na pomysł testów na ludziach po przeczytaniu badań Jamiego Tylera z Virginia Polytechnic Institute, który zauważył fizjologiczne i behawioralne zmiany u zwierząt, w których czaszki skierowano ultradźwięki niskiej częstotliwości.
Najpierw przetestował pomysł na sobie - na początku nie odczuł żadnej różnicy, ale po chwili zaczął się czuć jak po Martini. Stan ten utrzymał się przez ponad godzinę. Aby wykluczyć efekt placebo, zaprojektował i przeprowadził prawdziwe badanie naukowe zgodne ze sztuką.

Na 31 cierpiących na chroniczny ból pacjentach zbadano wpływ transczaszkowej stymulacji ultradźwiękowej (TUS). Zastosowano podwójnie ślepą próbę.

Ultrasonograficzny obraz mózgu

Pacjenci po zastosowaniu ultradźwięków donosili o poprawie nastroju trwającej do 40 minut, podczas gdy „leczeni” wyłączoną maszyną nie odczuli żadnej różnicy. Zmiany nastoju określane były na postawie VAMS (wizualnej analogowej skali nastroju), standaryzowanej subiektywnej skali często używanej w badaniach psychologicznych.

Było to pilotażowe badanie określające, czy metoda jest bezpieczna i jaki może mieć poziom efektywności w zastosowaniach klinicznych. TUS może pomóc w leczeniu wielu psychiatrycznych i neurologicznych schorzeń –mówi prof. Hameroff.

Ultradźwięki są niegroźne przy małej intensywności, są wykorzystywane powszechnie w obrazowaniu wnętrza ciała. Maja też przewagę nad obecnie używanymi metodami stymulacji mózgu, takimi jak transczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) używana do leczenia klinicznego depresji. TMS może mieć efekty uboczne: niektórzy pacjenci donoszą o nieprzyjemnych odczuciach podczas zabiegu, związanych z „wyczuwaniem” fal magnetycznych. Ultradźwięki są całkowicie niewyczuwane dla człowieka.

Miejsca oddziaływania transczaszkowego TUS. 1-4 – pozycje używane  przy badaniu dopplerowskim przepływu krwi, 4- skroń, 5 – to ustawienie było przedmiotem badania, oddziaływanie na przednią korę skroniową.

Po uzyskaniu wstępnych rezultatów u przewlekle chorych Hameroff i współpracownicy postanowili sprawdzić, czy stymulacja ultradźwiękowa poprawia nastrój u zdrowych wolontariuszy (będących studentami psychologii na UA). W tym przypadku rejestrowano też objawy fizjologiczne, takie jak tętno i częstotliwość oddechów. Dzięki wynikom określono optymalną metodę zabiegu (30 sekund i 2 mHz), która najczęściej dawała pozytywny nastrój u badanych.

Poddani zabiegowi określali swoje wrażenia jako „lekkość” i „radość”, czuli się bardziej skupieni i uważni – relacjonuje przeprowadzający badanie doktorant Jay Sanguinetti.

Badacze uważają, że ultradźwięki pobudzają neurony do częstszych wyładowań w regionach mózgu odpowiedzialnych za nastrój, tak więc stymulowanie aktywności elektrycznej mózgu wpływa na odczucia pacjenta.

Dwie teorie dotyczące działania ultradźwięków: William J. Tyler sądzi, ze ultradźwięki wpływają na lepkosprężystość membran neuronów i płyn pozakomórkowy, zmieniając przewodność membrany (A). Z kolei Hameroff podejrzewa działanie ultradźwięków na mikrotubule (B), które mają częstotliwości rezonansowe w zakresie megahercowym. Na rysunku zakończenie aksonu uwalnia neurotransmitery do synapsy i odbierane są przez receptory na membranie kolca dendrytycznego. Filamenty aktynowe i wtórne przekaźniki łączą się z mikrotubulami cytoszkieletu w głównym dendrycie. Dwie mikrotubule są widoczne w aksonie (po lewej), mikrotubule dendrytyczne (po prawej) są ułożone w lokalne sieci, połączone ze sobą za pomocą białek MAPs. (Dave Cantrell)

Zespół z UA nawiązał współpracę z firmą Neurotrek (rozwijającej obecnie elektryczne i magnetyczne stymulatory mózgu) w celu komercjalizacji odkrycia. Trwają prace nad opracowaniem prototypu oraz przetestowaniu jego wydajności i wyznaczeniu potencjalnych zastosowań. Ideą jest stworzenie przenośnego urządzenia, które w sposób bezpieczny i nieinwazyjny za pomocą ultradźwięków regulowałoby aktywność neuronalną.

red. Seweryn Frasiński

Źródła:

uanews.org

• Stuart Hameroff et al., Transcranial Ultrasound (TUS) Effects on Mental States: A Pilot Study, Brain Stimulation, 2013, DOI: 10.1016/j.brs.2012.05.002
• Yusuf Tufail et al., Ultrasonic neuromodulation by brain stimulation with transcranial ultrasound, Nature Protocols, 2011, DOI: 10.1038/nprot.2011.371
• Tyler WJ et al., Remote Excitation of Neuronal Circuits Using Low-Intensity, Low-Frequency Ultrasound, PLOS ONE, 2008, DOI: 10.1371/journal.pone.0003511 (open access)
• Tyler WJ, Noninvasive neuromodulation with ultrasound? A continuum mechanics hypothesis, Neuroscientist, 2010, DOI: 10.1177/1073858409348066