Стимуляція мозку без електрики

Відео: Електростимуляція мозку і банки - "допінг по американськи"

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) розробили новий метод стимуляції мозку, при якому використовується зовнішнє магнітне поле і магнітні наночастинки.

Ніякої електричної стимуляції нейронів.

Нова техніка може бути використана для лікування цілого ряду неврологічних захворювань без необхідності імплантації складних пристроїв і зовнішніх з`єднань.

Автор винаходу Поліна Аникеева (Polina Anikeeva), викладач матеріалознавства та інжинірингу MIT, разом зі своїми колегами опублікувала результати приголомшливою роботи на сторінках онлайн-журналу Science.

Вжиті раніше спроби стимулювати мозок за допомогою електричних імпульсів продемонстрували високу ефективність при лікуванні тремору, пов`язаного з хворобою Паркінсона. Але така терапія залишається останнім варіантом, оскільки вимагає інвазивної процедури - імплантації електродів і проводів, які з`єднуються з джерелом харчування поза мозком.

«У майбутньому наша техніка може стати основою неінвазивних пристроїв для стимуляції і вивчення активності головного мозку», - пише Аникеева в своїй статті.

В останній роботі її команда пробувала вводити в мозок тварин магнітні наночастинки з оксиду заліза діаметром всього 22 нанометра. При впливі зовнішнього магнітного поля, яке здатне досить глибоко проникати в живі тканини, ці частинки швидко нагріваються.

В результаті підвищення температури відбувається активація нейронів завдяки дії теплочутливих капсаіцінових рецепторів. Це ті самі протеїни, які відповідають за сприйняття гострої їжі (капсаїцин міститься в червоному перці - звідси і назва рецепторів). Аникеева використовувала вірусний ген, щоб індукувати чутливість до тепла в потрібних нейронах.

Частинки, які без магнітного поля практично ніяк не взаємодіють з живими тканинами, довгий час залишаються на своєму місці, що дозволяє провести тривале лікування без необхідності в повторних ін`єкціях оксиду заліза.

«Магнітні наночастинки інтегруються в мозкову тканину і залишаються в основному недоторканими. Потім потрібну область мозку досить просто стимулювати зовнішнім магнітним полем. Нашою метою було перевірити, чи можна в принципі стимулювати головний мозок бездротовим і неінвазивним пристроєм », - розповідає дослідниця.

Остання робота продемонструвала, що такий підхід дійсно можливий. Успіх массачусетських вчених заклав основи для створення цілого покоління абсолютно нових пристроїв для клінічного застосування в неврології.

Використання магнітного поля і ін`єкційних наночастинок сьогодні активно вивчається онкологами - дослідники намагаються насичувати ракові клітини частинками, а потім вбивати їх магнітним полем. Аникеева визнає, що їх робота заснована на тому ж принципі, але в даному випадку незначна потужність дозволяє просто порушувати клітини, не завдаючи їм шкоди. Магнітні наночастинки десятки років використовувалися в якості контрастного агента для МРТ, тому вони визнані відносно безпечними для організму.

Команда Аникеева розробила способи виробництва наночастинок строго певного розміру і форми, що дає можливість максимізувати взаємодія з магнітним полем. Вони також розробили власні пристрої для створення магнітного поля: існуючі пристрої для онкології призначені для більш інтенсивного нагрівання, тому для такої тонкої завдання не годяться.

Наступний крок до створення практичною технології для клінічного застосування - це аналіз активності нейронів і поведінкові експерименти, які допоможуть краще зрозуміти вплив нового методу на клітини і вивчити його побічні ефекти.

«Це абсолютно новий підхід до глибокої стимуляції мозку. Його перевага в тому, що він простий і неінвазивний в порівнянні з електричною стимуляцією, не вимагає імплантації електродів. Ще важливіше те, що стимуляцію можна контролювати віддалено », - захоплюється новими можливостями професор Bianxiao Cui зі Стенфордського університету, який не брав участі в останньому дослідженні, але гідно оцінив досягнення колег.