Yeni Ultrason Kaskı, Ameliyat Olmadan Beynin Derinliklerine Ulaşıyor

Yeni bir çalışmada, araştırmacılar invaziv prosedürlere alternatif olabilecek bir cihazı tanıttılar. Yeni bir ultrason kaskı içeren bu cihaz, ameliyat olmadan derin beyin devrelerini modüle etmekle kalmıyor, aynı zamanda rakipsiz bir hassasiyetle bunu yapabildiği de bildiriliyor.

University College London (UCL) biyomedikal mühendisi ve kıdemli yazar Bradley Treeby, bu teknolojinin derin beyni inceleme ve etkileme yeteneğimizde bir sıçrama olduğunu söylüyor.

Treeby, “Bu gelişme, hem sinirbilim araştırmaları hem de klinik tedavi için yeni fırsatlar sunuyor. Bilim adamları, daha önce sadece cerrahi müdahaleyle erişilebilen derin beyin devrelerindeki nedensel ilişkileri ilk kez non-invaziv olarak inceleyebiliyorlar” diyor.

“Klinik olarak, bu yeni teknoloji Parkinson hastalığı, depresyon ve esansiyel tremor gibi nörolojik ve psikiyatrik bozuklukların tedavisini dönüştürebilir” diyor ve “bu durumlarda önemli rol oynayan belirli beyin devrelerini hedeflemede benzeri görülmemiş bir hassasiyet sunuyor” diye ekliyor.

Yeni sistem, transkraniyal ultrason stimülasyonu ve MRI kılavuzlu odaklanmış ultrason gibi mevcut yöntemleri temel alıyor, ancak ilkinin düşük odak hassasiyeti ve ikincisinin kafatası vidalarını sabitleme ihtiyacı gibi her birinin sınırlamalarını gidermek için tasarlandı.

Araştırma, yeni kaskın beyindeki alanları geleneksel ultrason cihazlarından 1.000 kat daha küçük ve beynin daha derin alanlarını hedefleyen benzer teknolojilerden 30 kat daha küçük bir şekilde hedefleyebildiğini ortaya koydu.

Bunu, kaskın iç kısmında yapılandırılmış 256 elemandan oluşan bir dizi kullanarak yapar. Bu elemanlar, kullanıcının beyninin belirli bölgelerine odaklanmış ultrason ışınları yayarak nöronal aktiviteyi artırır veya azaltır.

Cihaz ayrıca, ultrason ışınlarının hassasiyetini artırmak için kullanıcının başını sabitleyen yumuşak plastik bir yüz maskesi içerir.

Çalışma, kaskı takan yedi gönüllü insanla yapılan deneyleri içeriyordu. Araştırmacılar, kaskı görsel bilgilerin işlenmesinde rol oynayan talamusun küçük bir parçası olan lateral genikulat çekirdeği (LGN) hedeflemek için kullandılar.

Bir deneyde, deneklerin kasktan gelen ultrason ışınları LGN'lerini hedef alırken yanıp sönen bir dama tahtası izlemeleri gerekiyordu. Fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) taramaları, görsel kortekste eşzamanlı bir aktivite artışı gösterdi, bu da LGN'nin başarıyla vurulduğunu gösterdi.

UCL'nin Biyomedikal Ultrason Grubu'nda fizikçi ve mühendis olan ilk yazar Eleanor Martin, bu gerçek zamanlı izleme özelliğinin önemli bir özellik olduğunu söylüyor.

“Sistemi eşzamanlı fMRI ile uyumlu olacak şekilde tasarladık, böylece stimülasyonun etkilerini gerçek zamanlı olarak izleyebiliyoruz” diyor. “Bu, kapalı döngü nöromodülasyon ve kişiselleştirilmiş tedaviler için heyecan verici olanaklar sunuyor.”

Başka bir deney, kaskın etkilerinin dayanıklılığını gösterdi; görsel korteks aktivitesindeki değişiklikler, stimülasyondan sonra 40 dakika boyunca devam etti.

Araştırmacılar, deneklerin bu testler sırasında herhangi bir görsel değişiklik algılamadıklarını bildirdiklerini, ancak fMRI taramalarının yine de hedeflenen bölgelerde sinir aktivitesinde önemli ve kalıcı değişiklikler ortaya çıkardığını belirtiyor.

Treeby, “Ameliyat olmadan derin beyin yapılarını hassas bir şekilde modüle etme yeteneği, nörobilimde bir paradigma değişikliğini temsil ediyor ve hem beyin fonksiyonlarını anlamak hem de hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için güvenli, geri dönüşümlü ve tekrarlanabilir bir yöntem sunuyor” diyor.

Araştırmacılar, bu süreçte neler olduğunu tam olarak açıklamak için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini belirtiyor, ancak bu sonuçlar şimdiden bir dönüm noktası niteliğinde.

Oxford Üniversitesi'nden ortak yazar ve klinik sinirbilimci Ioana Grigoras, bu tür ustaca nöromodülasyonun daha önce invaziv yöntemler olmadan imkansız olduğunu ve belirli rahatsızlıkları olan hastalar için yeni bir umut sunduğunu söylüyor.

Grigoras, “Derin beyin bölgelerinin özellikle etkilendiği Parkinson hastalığı gibi nörolojik bozukluklar için potansiyel klinik uygulamaları konusunda özellikle heyecanlıyız” diyor.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.