Новое исследование в картографии возможности соединения мозга показало, что поставки, которыми управляют, ультразвука могут улучшить сенсорное восприятие у испытуемых.Ультразвук – повторение акустических частот, которые невыявлены к человеческому уху – уже является общим инструментом руководства для некоторых животных, включая летучих мышей и китов. Еще 1929, эксперименты показали, что ультразвук влиял на нервы, мышцы и глаза лягушек и черепах.
Последующие исследования, включающие кошек, мышей, крыс, кроликов и обезьян также, показали, что выделение, которым управляют, к ультразвуку могло разрушить приступы или вызвать другие изменения, которыми управляют, функции мозга.Но это новое исследование, проводимое учеными из Технологии Virigina Научно-исследовательский институт Carilion и изданный в журнале Nature Neuroscience, является первым, чтобы привести доказательство, сосредоточившееся, ультразвук низкой интенсивности может иметь положительный, измеримый эффект на функцию человеческого мозга.Исследователи сосредоточили акустический луч ультразвука в области коры головного мозга, ответственной за обработку сенсорной информации от руки в человеческих волонтерах. Ученые тогда стимулировали главный нерв, пробегающий руку путем размещения электрода в запястья волонтеров.
Реакции в мозгах волонтеров были измерены с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), и два традиционных неврологических анализа использовались, чтобы сделать запись, как точно предметы могли различать ощущения булавок или затяжки воздуха, касающегося кожи.Удивительные результаты исследованияКогда рассмотрение ЭЭГ следует из предметов, получающих ультразвук, исследователи заметили, что была уменьшенная активность от мозговых волн, связанных с интерпретацией прикосновения. Но результаты анализов, измеряющих ощущение, удивили ученых – производительность волонтеров, которым подвергают ультразвука, значительно увеличилась.
Эти результаты походят на парадокс – как волонтеры могли более точно обнаружить различия в осязательных ощущениях, когда мозговые волны, ответственные за расшифровку тех ощущений, были ослаблены?Доцент Уильям «Джейми» Тайлер, команда которого провела исследование, говорит:«Мы подозреваем, что определенная форма волны ультразвука, которую мы использовали в исследовании, изменяет баланс синаптического торможения и возбуждения между соседними нейронами в пределах коры головного мозга.Мы полагаем, что сосредоточенный ультразвук изменил баланс продолжающегося возбуждения и торможения, обрабатывающего сенсорные стимулы в предназначенном отделе головного мозга и что это изменение предотвратило пространственное распространение возбуждения в ответ на стимулы, приводящие к функциональному улучшению восприятия."Перемещение луча, даже на расстоянии в один сантиметр от оригинального предназначенного отдела головного мозга, вызвало эффект прекратиться.
Это означает, что луч ультразвука был достаточно точен для ученых быть в состоянии точно определить и «щипнуть» определенные области мозга пациента, не влияя на граничение с невральными схемами.Многообещающие применения для неврологииИсследователи проанализировали результаты 12 волонтеров, которым подвергли и правильно примененного и «притворного» ультразвука (куда оборудованием, используемым, чтобы поставить акустический луч, щелкнули вверх тормашками, чтобы предотвратить ультразвуковую энергию, передаваемую к головам волонтеров).Несмотря на то, что ученые, предоставляющие луч ультразвука, знали, какие волонтеры получали «реальный» и «притворный» ультразвук, исследователь, обрабатывающий результаты, не сделал, чтобы предотвратить любой уклон в результате.
Улучшенная сенсорная функция в волонтерах значительна, потому что, поскольку Тайлер говорит, «В нейробиологии, легко разрушить вещи. Мы можем отвлечь Вас, заставить Вас чувствовать себя оцепенелыми, обмануть Вас с оптическими обманами. Это легко ко всем неприятностям, но трудно сделать их лучше.
Эти результаты исследования убеждают нам, мы находимся на правильном пути».Способность точно щипнуть различные невральные схемы без хирургии позволяет ученым более точно картировать невральную схему и помогать нам понять, как работают наши мозги. Это могло помочь в развивающемся лечении для неврологических расстройств, таких как болезнь Альцгеймера.
Ультразвук безопасен, также. Несмотря на то, что ультразвук работает механически путем надавливания на клеточные мембраны, в низкой интенсивности он может быть сосредоточен через человеческий череп, не повреждая мозговую ткань.Несмотря на то, что результаты исследования не означают, что ультразвук даст нам подобные радару чувства летучих мышей или китов, они действительно имеют многообещающие последствия для неврологии.Ученые уже в состоянии смодулировать функцию мозга в человеческих существах с помощью магнитов (трансчерепная магнитная стимуляция) или путем применения слабого электрического тока (трансчерепная стимуляция постоянного тока), но ультразвук может потенциально обеспечить намного более точные результаты.
«Работа Джейми Тайлера и его коллег в центре деятельности ближайшего цунами развития новых безопасных, все же эффективных, атравматичных способов смодулировать поток информации в клеточных схемах в пределах живущего человеческого мозга», заявляет исполнительный директор Института, Майкл Фридлендер.«Это вооружает нейронаучное сообщество мощным новым инструментом, чтобы исследовать функцию здорового человеческого мозга, помогая нам понять познание, принятие решений и мысль», добавляет он.