12:00 
Методы стимуляции мозга могут исправить аномальную активность нейронных цепей, участвующих в таких состояниях, как болезнь Паркинсона и депрессия. Однако современные методы транскраниальной стимуляции, проводимые через кожу головы, достигают только поверхности мозга, что ограничивает их эффективность.
С другой стороны, глубокая стимуляция мозга может воздействовать на более глубокие структуры, но требует хирургической имплантации электродов. Команда из Центра исследований нейробиологии и психического здоровья Synapsy Женевского университета (UNIGE) в сотрудничестве с ETH Zurich, Женевским центром Висса и EPFL преуспела в усовершенствовании многообещающей промежуточной технологии под названием «временная интерференционная стимуляция». Этот метод может обеспечить более глубокую и целенаправленную неинвазивную стимуляцию мозга. Исследование можно найти в разделе Клеточные системы.
Мозг функционирует благодаря электрохимическим сигналам, циркулирующим через обширные нейронные сети. В определенных условиях эти ритмы становятся слишком слабыми, слишком сильными или плохо синхронизированными. Электростимуляция определенных цепей мозга может помочь восстановить здоровые функциональные структуры активности.
"Принцип заключается не в том, чтобы стимулировать весь мозг, а в том, чтобы воздействовать на конкретную сеть, активность которой нарушена", - объясняет Валерио Зерби, доцент кафедры психиатрии и фундаментальной нейробиологии медицинского факультета UNIGE и член Центра Synapsy. «Однако некоторые области, необходимые для движения, памяти или эмоциональной регуляции, глубоко похоронены в мозге, что затрудняет доступ к ним неинвазивным и точным способом».
Многообещающая, но несовершенная методика
Современные неинвазивные методы, такие как транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), транскраниальная стимуляция постоянным током (tDCS) или транскраниальная стимуляция переменным током (tACS), в основном воздействуют на поверхностные слои мозга. И наоборот, глубокая стимуляция мозга (DBS) эффективно воздействует на глубоко расположенные структуры, но за счет инвазивной хирургии. Временная интерференционная стимуляция (TIS) представляет собой новую альтернативу, способную достигать глубоких областей без хирургического вмешательства.
Его принцип основан на интерференции двух высокочастотных электрических полей, приложенных к коже головы с небольшим сдвигом частоты. Когда эти поля встречаются в мозге, разница их частот создает более медленный сигнал, на который могут реагировать нейроны. "Нейроны не очень чувствительны к очень высоким частотам, однако они могут обнаружить частоту интерференции, возникающей при взаимодействии двух таких сигналов", - объясняет Валерио Зерби.
Эта интерференция теоретически позволяет нам воздействовать на глубокую область без сильной стимуляции тканей, через которые проходит сигнал, но степень периферических эффектов никогда не измерялась по всему мозгу до сих пор".
Валерио Зерби, медицинский факультет, UNIGE
Наблюдение эффектов по всему мозгу
Чтобы оценить нецелевые эффекты, команда стимулировала у мышей область мозга, известную как «медиальная префронтальная кора». Исследователи использовали комбинацию электрофизиологии, визуализации кальция и функциональной МРТ, чтобы зафиксировать эффекты TIS в целевом участке и во всем мозге в целом.
«Предыдущие исследования показали, что с помощью этой технологии можно стимулировать глубокие области, но, не зная точно, что происходит в других местах, мы не можем безопасно применять. «Благодаря функциональной МРТ мы смогли визуализировать все активированные области и количественно оценить нецелевые эффекты». Результаты подтверждают, что TIS действительно модулирует активность нейронов в целевой области, но также выявляет нежелательные активации в других цепях.
В целях более безопасной стимуляции
Чтобы повысить точность метода, исследователи решили добавить третью пару электродов для генерации подавляющего электрического поля. "Мы ввели поле, предназначенное для подавления помех там, где они нежелательны, сохраняя при этом эффективность желаемой стимуляции", - объясняет исследователь. Этот прорыв устраняет одно из основных препятствий для TIS и может стать важным для воздействия на небольшие, глубоко укоренившиеся структуры, участвующие в психических и неврологических расстройствах, таких как депрессия, ОКР, зависимости или даже болезнь Паркинсона.
Эти результаты. пока не делают TIS прямой заменой глубокой стимуляции мозга, но значительно усиливают его клинический потенциал. В конечном итоге этот подход может дополнить существующие методы лечения, поскольку цель состоит не в том, чтобы обязательно заменить их, а в том, чтобы иметь более точный и дополняющий неинвазивный инструмент. «Понимание и управление ограничением нецелевых эффектов TIS было важным шагом перед рассмотрением более широкого клинического применения», — заключает Валерио Зерби.
