Ultrasuoni focalizzati transcranici sperimentati su topi: utili per depressione, dolore e dipendenza

I ricercatori hanno trasmesso ultrasuoni focalizzati nel cervello dei ratti anestetizzati tramite il cuoio capelluto depilato (credito: DOI:10.1038/s41467-021-22743-7 | Nature Communications)

La stimolazione del cervello con gli ultrasuoni sta avendo un certo riscontro in quanto, come tutte le neurostimolazioni che si effettuano senza alcuna procedura chirurgica, non è invasiva e la stessa modulazione può essere sintonizzata per ottenere effetti diversi, a seconda del livello dell’impulso o della zona da trattare.

Neuromodulazione con ultrasuoni

Un nuovo studio pubblicato su Nature Communications, realizzato dai cercatori della Carnegie Mellon University finanziati dal National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB), conferma ancora una volta quanto la neuromodulazione con ultrasuoni, che usa bassi livelli di energia ultrasonica, possa rivelarsi utile per inibire il dolore concentrandosi sui neuroni.

Ultrasuoni focalizzati transcranici (tFUS)

Questa tecnica, chiusa i cosiddetti ultrasuoni focalizzati transcranici (tFUS), è stata sperimentata sui roditori e si è dimostrata un’alternativa ottima e soprattutto non invasiva di neuromodulazione.
“Gli ultrasuoni focalizzati transcranici sono un approccio promettente che potrebbe essere utilizzato per trattare forme di dolore cronico, tra le altre applicazioni”, spiega Moria Bittmann, direttore del programma Biorobotic Systems. “In condizioni in cui i sintomi includono dolore debilitante, gli impulsi di ultrasuoni generati dall’esterno a frequenze e intensità controllate potrebbero inibire i segnali del dolore”.

Trasduttore a ultrasuoni usato con un array multi-elettrodo

I ricercatori, guidati da Bin He, professore di ingegneria biomedica della Carnegie, hanno usato un trasduttore a ultrasuoni coadiuvato da un altro dispositivo che registra i dati relativi ai segnali dei neuroni, un dispositivo denominato array multi-elettrodo.
I ricercatori facevano penetrare nel cervello dei topi anestetizzati brevi impulsi di onde acustiche che si concentravano su particolari gruppi di neuroni presenti nella corteccia cerebrale.
Tramite l’array multi-elettrodo, poi, i ricercatori registravano contemporaneamente il cambiamento dei segnali elettrofisiologici dei neuroni eccitatori e di quelli inibitori.

È possibile attivare determinate sottopopolazioni di neuroni

Con questo esperimento i ricercatori dimostravano che i segnali ultrasonici possono essere trasmessi attraverso il cranio del cervello per attivare, in maniera selettiva, determinate sottopopolazioni di neuroni.

Ultrasuoni focalizzati utili per dolore, depressione o dipendenze

Secondo i ricercatori un metodo del genere potrebbe essere molto utile soprattutto per quelle persone che soffrono di dolori vari, di depressione oppure di dipendenza: “Se possiamo localizzare e indirizzare le aree del cervello usando l’energia acustica e ultrasonica, credo che possiamo potenzialmente trattare una miriade di malattie e condizioni neurologiche e psichiatriche”, spiega He.

Note e approfondimenti

  1. NIBIB-funded bioengineers hit neurons with targeted ultrasound in approach to inhibit pain (IA)
  2. Intrinsic functional neuron-type selectivity of transcranial focused ultrasound neuromodulation | Nature Communications (IA) (DOI: 10.1038/s41467-021-22743-7)

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