Holografik ultrason atılımı, bilim adamlarının beyin stimülasyon araştırmalarında yeni bir sınırın kilidini açmasını sağlar

Araştırmacılar, mevcut olanı yeniden tasarlamak için bir yöntem geliştirdiler ultrason manipüle etmek için teknolojiler sinirsel aktivite- Nöromodülasyon olarak bilinen bir süreç - tedavi için yeni bir yaklaşımı potansiyel olarak işaretlemek AlzheimerHastalık.

Ultrason uzun zamandır izlemek için kullanılırken fetal gelişim veya tümörleri yok et yüksek yoğunluklu patlamalarnöral aktiviteyi doğrudan etkilemek için kullanmak, sadece son on yılda laboratuvar ortamlarında araştırılmıştır. Önceki bazı çalışmalar, Alzheimer ve epilepsi; Bununla birlikte, bir cihaz ilk kez üç ila beş farklı beyin bölgesini aynı anda başarıyla hedeflemiştir.

Holografik ultrason nöromodülasyonu

ETH Zürih, Zürih Üniversitesi ve New York Üniversitesi'nden bilim adamlarından oluşan araştırma ekibi, aynı anda birden fazla beyin bölgesinin uyarılmasını koordine ederken hassasiyeti önemli ölçüde artıran yeni bir cihaz geliştirdi.

“Beynin ağlarda çalıştığı göz önüne alındığında, aynı anda birden fazla noktada uyarırsanız bir beyin ağını etkinleştirmek veya engellemek daha kolaydır,” dedi ortak yazar Daniel RazanskyEth Zürih ve Zürih Üniversitesi'nde profesör.

Çalışmalarında yazarlar, “holografik transkraniyal ultrason stimülasyonunun uyarılmış hacmin doğrudan kontrolüne izin verdiğini ve“ aktivasyon eşiğini büyüklük sırasına göre düşürmeye ”yardımcı olduklarını söyledikleri yerel ve orta menzilli ağ projeksiyonlarını aktif olarak modüle ettiğini bildiriyorlar.

Yeni cihazın en büyük avantajı, kafatasında herhangi bir cerrahi değişiklik yapmadan sadece öznenin kafasının üzerine yerleştirilmeyi gerektiren invaziv olmamasıdır. Cihaz henüz insan gönüllüler üzerinde test edilmemiş olsa da, fareler üzerindeki erken nöromodülasyon testleri umut verici sonuçlar göstermiştir. Bu deneylerde, farelerin kafaları yüzlerce minyatür ultrason transdüserleri içeren bir kaputun altına yerleştirildi.

Beyin stimülasyonunun güvenliğini arttırmak

Dönüştürücüleri hassas stimülasyon elektroniği ile birleştirerek, araştırmacılar, farelerin beyninin içinde birbirlerine müdahale eden kısa ultrason darbeleri ürettiler. Çakışan birçok dalganın üretilmesi, cihazın spesifik odak noktaları oluşturmasına izin verdi - ışık dalgalarının etkileşimi ile bir hologramın nasıl yaratıldığına benzer. Birden çok siteyi aynı anda hedefleyen bu ağa bağlı yaklaşım, cihazın tek odaklı sistemlerden daha düşük bir yoğunlukta çalışırken beyin üzerindeki genel etkisini arttırır.

Razansky, “Ultrason ne kadar yoğun olursa, bu süreç beyin için daha güvenlidir” dedi.

Önceki tek odaklı yöntemler, araştırmacılar genellikle optimal yoğunluğu bulmak için mücadele ettikleri için önemli riskler taşıyordu. Yoğunluk çok düşükse, ultrasonun hiçbir etkisi yoktu; Çok yüksek ve tüm beyni uyarma veya hatta doku hasarına neden olma riskiyle karşı karşıya kaldı. Yüksek yoğunluklu ultrason ayrıca beyin dokusunu aşırı ısınabilir veya vasküler sisteme zarar verebilir. Buna karşılık, ekibin düşük yoğunluklu darbeleri sıcaklığı sadece hafifçe ve aşırı kısa süreler için herhangi bir termal etkiyi en aza indirir.

Uygulamalar için çalışmak

Gelecekteki araştırmalarda ekip, ultrason dalgalarının kanal proteinleriyle nasıl etkileşime girdiğini incelemeyi planlıyor - iyonların hücrelerdeki ve dışına akışını düzenleyen nöron yüzeyleri üzerindeki yapılar. Erken kanıtlar ultrasonun bu proteinleri etkileyebileceğini, ancak mekanizmayı ayrıntılı olarak anlamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu göstermektedir. Bu ilişkiye hakim olmak, çeşitli beyin terapilerinde nöronların daha hassas aktivasyonunu veya inhibisyonunu sağlayabilir.

Ekibin sisteminin bir diğer önemli avantajı, araştırmacıların beyin ağlarını uyarıldıkları gibi gerçek zamanlı olarak görselleştirmelerini sağlayarak, dağıtılmış bölgelerdeki nöromodülasyonun etkilerini gözlemlemek için güçlü bir yeni araç sunmasıdır.

Her ne kadar yeni araştırma, cihazın nöromodülasyon yeteneklerini belirli bir klinik tedavi için uyarlamak yerine göstermeye odaklansa da, ekibin bulguları gelecekteki tıbbi uygulamalar için çok önemli bir zemin hazırladı.

Kağıt, "Holografik transkraniyal ultrason nöromodülasyonu, dağıtılmış beyin devrelerini işbirliği içinde işe alarak stimülasyon etkinliğini arttırır”Ortaya çıktı Doğa Biyomedikal Mühendisliği 7 Temmuz 2025'te.

Ryan Whalen, bilgilendirme için bilim ve teknolojiyi kapsar. Veri bilimi sertifikası ile tarihte bir MA ve kütüphane ve bilgi bilimi yüksek lisans derecesine sahiptir. Onunla iletişime geçilebilir [email protected]ve onu Twitter'da takip et @mdntwvlf.