Rühm teadlasi Yonsei Ülikool Lõuna-KoreasTeadlane on loonud eksperimentaalsed kontaktläätsed, mis on võimelised hiirtel ajutegevust moduleerima ja depressioonisümptomeid leevendama. Ettepanek on alles väga algstaadiumis, kuid see avab seni ettekujutamatu võimaluse: kasutada silma õrna ja mitte-invasiivse sisenemispunktina meeleolu reguleerivatele ajupiirkondadele.
Ajakirjas avaldatud töö Rakuaruanded FüüsikaSee viitab sellele, et need kontaktläätsed võiksid tulevikus pakkuda füüsilist, kaasaskantavat ja ravimivaba alternatiivi traditsioonilistele antidepressantidele. Praegu piirduvad tulemused loommudelitega ja autorid ise rõhutavad, et enne kliiniliste uuringute kaalumist inimestel, olgu siis Euroopas, Hispaanias või muudes piirkondades, on vaja veel pikk tee minna.
Kontaktläätsed, mis stimuleerivad aju silma kaudu
Yonsei meeskonna väljatöötatud läätsed on pehme, läbipaistev ja painduvNeed näevad välja sarnased tavaliste kontaktläätsedega. Erinevus peitub sees: need sisaldavad üliõhukesi elektroode, mis on valmistatud galliumoksiidi ja plaatina kihtidest, mis on nii õhukesed, et säilitavad normaalse nägemise jaoks vajaliku läbipaistvuse.
Need elektroodid saadavad väga madala intensiivsusega elektriimpulsid läbi sarvkesta ja võrkkesta. Sealt edasi liigub stimulatsioon läbi loomulikud nägemisrajad isegi meeleolu reguleerimisega seotud sügavate ajupiirkondadeni, näiteks hipokampusesse ja prefrontaalsesse ajukoore, mis on kaks piirkonda, mis depressiooni korral sageli muutuvad.
Idee tuleneb lihtsast anatoomilisest põhimõttest: võrkkest ei ole isoleeritud organ, vaid kesknärvisüsteemi otsene jätkSeda järjepidevust ära kasutades mõtlesid teadlased, kas kontaktlääts võiks toimida omamoodi "tagauksena" aju meeleolu ahelatesse ilma operatsiooni või implanteeritud seadmete vajaduseta.
Seni oli niinimetatud "nutiprille" kasutatud peamiselt monitori parameetrid näiteks silmasisese rõhu või glükoosisisalduse mõõtmiseks, kuid mitte ajukahjustuse aktiivseks sekkumiseks. Seega kujutab see uuring endast lähenemisviisi muutust: mõõtmiselt liigutakse ravimise poole, kuigi praegu ainult närilistel.
Materjaliteadlase ja juhtiva autori Jang-Ung Parki sõnul avab see töö teatud ajupatoloogiate silma kaudu käsitlemisel „täiesti uue piiri“. Sellegipoolest on meeskond ise ettevaatlik ja rõhutab, et enne võimaliku rakenduse kaalumist inimestel tuleb veel läbida arvukalt tehnilisi ja kliinilisi samme.
Võti: ajutine sekkumine sügavatesse tsoonidesse jõudmiseks
Mehhanismi, mis seda stimulatsiooni võimalikuks teeb, nimetatakse ajutine sekkumine (TI). See süsteem ei ole kaugeltki lihtne alalisvool, vaid genereerib kaks väga sarnast kõrgsageduslikku signaali (näiteks 2.000 Hz ja 2.020 Hz), mis eraldi neuroneid ei aktiveeri, kuna nad võnguvad liiga kiiresti.
Kui need kaks signaali koes ristuvad, siis a madalsageduslik ruumiline laine (käesolevas uuringus umbes 20 Hz), mis on tõepoolest võimeline neuronaalset aktiivsust käivitama. Just selles konkreetses piirkonnas, kus mõlemad voolud kattuvad, ilmneb tegelik stimulatsiooniefekt, mis võimaldab elektrivälja suunata täpsemalt lokaliseeritud piirkondadele ilma vajaduseta paigutada elektroode ajju.
Park selgitab seda tavaliselt üsna graafilise kujundiga: kui suunata kaks taskulampi veidi erinevates suundades, iga kiir eraldi on nõrkKuid piirkonnas, kus need kattuvad, ilmub heledam laik. Sellisel juhul oleksid "välgutuled" kaks kõrgsageduslikku voolu ja "hele laik" piirkond, kus genereeritakse neuroneid aktiveeriv madalsageduslik vool.
Kuigi elektroodid asetatakse silma pinnale, toimub märkimisväärne aktivatsioon ainult võrkkesta sees olevas ristumiskohas, mis toimib loomuliku vahendajana. Sealt edasi kandub signaal mööda nägemisradasid sügavatesse ajustruktuuridesse, mida on teiste mitteinvasiivsete meetoditega raske saavutada.
See lähenemisviis paigutab kontaktläätsed samasse rühma. füüsikalised protseduurid või neurostimulaatorid Depressiooni korral on see alternatiiv elektrokonvulsiivravile, transkraniaalsele magnetstimulatsioonile (TMS) või sügavale aju stimulatsioonile. Erinevus seisneb selles, et ajutise sekkumise eesmärk on jõuda sügavatele ajupiirkondadele ilma operatsioonita, kasutades kaasaskantavat seadet, mida teoreetiliselt saab kasutada ambulatoorselt.
Esialgne ohutus ja uuringu ülesehitus hiirtel
Enne antidepressantide efektiivsuse hindamist viisid teadlased läbi rea katseid, et veenduda seadme mittekahjustavas toimes loomade silmades. Nad analüüsisid sarvkesta ja võrkkesta erinevatel tasanditel ning ei täheldanud mingeid kõrvalekaldeid. struktuurilised kahjustused, märkimisväärne põletik või funktsionaalsed muutused pärast pikaajalist kasutamist, mis viitab selle mudeli heale esialgsele biosobivusele.
Pärast selle esialgse ohutustakistuse kinnitamist kontrollis meeskond, et stimulatsioon tõepoolest aktiveeris võrkkesta rakke ja et signaal jõudis ajukoorde, kus nad registreerisid vastavad esilekutsutud potentsiaalid. See samm oli ülioluline, et näidata, et kontaktläätsest rakendatud elektriline impulss põhjustas ajus mõõdetava reaktsiooni.
Depressioonilaadse seisundi esilekutsumiseks manustasid teadlased kortikosteroonNärilistel esinevat peamist stressihormooni manustati hiirte rühmale. See protseduur on depressioonikatsetes tavaline ning tekitab käitumuslikke ja bioloogilisi muutusi, mis on võrreldavad inimestel esinevate depressioonihäiretega.
Kui mudel oli loodud, organiseeriti erinevad katserühmad: terved loomad, hiired, kellel oli esile kutsutud depressioon ilma ravita, depressioonis hiired, keda raviti kontaktläätsedega, ja teine depressioonis rühm, keda raviti fluoksetiiniga, mis on kliinilises praktikas laialdaselt kasutatav SSRI antidepressant ja ravimite, näiteks Prozaci, toimeaine.
Kontaktläätsede protokoll koosnes järgmisest: iga päev 30-minutilised sessioonid kolme nädala jooksulSelle aja jooksul uuriti ka erinevaid kestusi ja stimulatsiooniparameetreid, et hinnata, millised kombinatsioonid pakuvad parimaid tulemusi ilma kõrvaltoimete riski suurendamata.
Muutused käitumises, ajus ja biomarkerites
Pärast raviperioodi hindasid teadlased loomi neljas peamises aspektis: käitumine, aju ühenduvus, sünaptiline mikrostruktuur ja põletikKõigis neis näitas kontaktläätsede kaudu stimuleerimine märkimisväärset paranemist võrreldes depressioonis hiirtega, kes ei saanud mingit sekkumist.
Käitumistestides vähendas töödeldud hiirte tüüpilised depressiooni tunnused näiteks sotsiaalse suhtluse puudumine, suurenenud ärevus, lootusetus ja pikaajaline liikumatus. Kuigi täielikku normaliseerumist ei saavutatud, täheldati ravimata depressiooniga rühmaga võrreldes selget osalist paranemist.
Paralleelselt näitasid ajutegevuse registreerimised taastumist hipokampuse ja prefrontaalse ajukoore vaheline ühenduvusNeed kaks valdkonda on tihedalt seotud mälu, õppimise ja emotsionaalse kontrolliga. See suhtlus on depressiooni korral sageli häiritud, seega viitab selle taastumine kaasatud närviahelate paranemisele.
Sünapsi tasandil suurenes neuronite vaheliste ühenduste arv ja kvaliteet, kusjuures teatav taastumine toimus. sünaptiline plastilisusSee tähendab aju võimet ennast ümber korraldada ja uusi ühendusi luua. See aspekt on pikaajalistest psühhiaatrilistest häiretest taastumisel võtmetähtsusega.
Põletiku osas tuvastati aju struktuurides mitmesuguste põletiku markerite vähenemine, mis on arvukates uuringutes juba seostatud depressiooni tekke ja püsimisega. Nende põletikuliste signaalide vähenemine viitab sellele, et sekkumine mõjutab ka häire sisemist bioloogiat, mitte ainult jälgitavat käitumist.
Tulemused on võrreldavad võrdlusravimi antidepressandiga
Mõju ulatuse mõõtmiseks võrdles meeskond kontaktläätsede sekkumist võrdlusraviga. fluoksetiinPraktiliselt kõigis analüüsitud parameetrites – käitumuslikes, neuronaalsetes ja bioloogilistes – oli stimulatsiooniga saavutatud paranemine samas suurusjärgus kui antidepressandi puhul.
Vereanalüüsid näitasid umbes ühe võrra vähenemist. 48% kortikosterooni tasemest Kontaktläätsedega ravitud hiirtel võrreldes ravimata depressioonis hiirtega suurenes serotoniini tase – neurotransmitter, mis on tihedalt seotud meeleolu reguleerimisega – ligikaudu 47% võrreldes ravimata depressioonis rühmaga.
Füsioloogilisel tasandil täheldati paranemist ka teiste depressiooniga seotud biomarkerite osas, näiteks teatud põletikuliste ajumolekulide vähenemist. Kõik see kinnitab ideed, et tegemist ei ole ainult välise käitumise muutusega, vaid pigem sisemiste muutustega keha reaktsioonis kroonilisele stressile.
Park ise tunnistas, et ta oli taastumise üle üllatunud. võrreldav laialdaselt kasutatava ravimigaTavaliselt eeldatakse seda ainult ravimitelt. Sellegipoolest rõhutavad autorid, et paranemine on osaline ja mitte täielik depressiooni "ravi" loomadel, mis on oluline erinevus, et vältida leiu ülehindamist.
Kogutud suure hulga andmete (käitumine, ajuandmed ja biomarkerid) integreerimiseks kasutasid teadlased masinõppe mudelit. Algoritm kaldus süstemaatiliselt klassifitseerima kontaktläätsedega töödeldud hiiri koos tervete loomadega, eraldades nad selgelt ravimata depressiooniga rühmast, mis viitab ... globaalne taastumismuster sidus.
Kuhu see tehnika depressiooni füüsilise ravi hulka sobib?
Praeguses kontekstis jagunevad depressiooni ravimeetodid kolmeks peamiseks kategooriaks: psühhoteraapia, ravimid ja füüsikalised või neurostimuleerivad teraapiadSelles viimases osas on välja töötatud valikud, millel on erinev invasiivsuse ja efektiivsuse tase.
Elektrokonvulsiivravi, rahvasuus tuntud kui "elektrošokk", on endiselt üks võimsamaid ravimeetodeid raske ja ravile allumatu depressiooni korral. See nõuab aga üldanesteesia ja võib seanssidega seoses põhjustada pöörduva amneesia episoode, seega on see reserveeritud väga spetsiifilistele olukordadele.
Transkraniaalne magnetstimulatsioon (TMS), mida esineb üha enam ka spetsialiseeritud keskused Hispaanias ja teistes Euroopa riikidesSee rakendab peanahale asetatud mähistest pulseerivaid magnetvälju. See on vähem invasiivne tehnika, millel on suhteliselt mõõdukas kõrvalmõjude profiil, kuid selle mõju piirdub peamiselt pindmiste kortikaalsete struktuuridega ja nõuab külastamist sobiva varustusega keskuses.
Spektri kõige invasiivsemas otsas on sügav aju stimulatsioonSee protseduur nõuab elektroodide implanteerimist aju teatud piirkondadesse neurokirurgia abil. Seda kasutatakse tavaliselt ravile allumatu depressiooni ja muude neuroloogiliste häirete, näiteks Parkinsoni tõve äärmuslikel juhtudel ning sellega kaasnevad kirurgilised riskid ja hoolikas jälgimine.
Sellele valikule lisaks potentsiaalselt vähem invasiivse võimalusena ajalise interferentsi stimulatsiooni kontaktläätsede kaudu, mis võimaldaks jõuda sügavatesse piirkondadesse ilma kolju avamata. Teoreetiliselt saaks seda manustada ambulatoorselt suhteliselt diskreetse ja igapäevaeluga ühilduva seadmega, eeldusel, et selle ohutus ja efektiivsus inimestel on kinnitust leidnud.
Euroopa või Hispaania patsientidele, kes ei reageeri hästi praegustele ravimeetoditele või kellel esineb raskesti hallatavad kõrvaltoimedSellised tehnoloogiad võiksid hüpoteetilises tulevikus olla täiendavaks alternatiiviks. Hiiremudeli ja avalikus või erasektoris pakutava ravi vaheline lõhe on aga endiselt väga märkimisväärne.
Piirangud, ettevaatusabinõud ja järgmised sammud uurimisel
Vaatamata huvile, mida uuring on tekitanud, rõhutavad teadlased mitmeid ettevaatusabinõusid. Esiteks viidi katsed läbi ainult närilised, suhteliselt väikeste rühmadena (umbes kümme looma rühma kohta). Hüpe inimestele, eriti psühhiaatrias, on keeruline ja täis näiteid paljulubavatest ravimeetoditest, mille mõju inimestel ei õnnestunud korrata.
Lisaks on täheldatud paranemine, kuigi tugev, osaline: hiired ei taastu täielikult tervete loomade käitumist. Tasub meeles pidada, et depressioon inimestel on häire multifaktoriaalne, mida mõjutavad bioloogilised, psühholoogilised ja sotsiaalsed teguridja seda vaevalt saab lahendada ühe tööriistaga, olgu see kui uuenduslik tahes.
Tehnilises plaanis on endiselt märkimisväärsed väljakutsed. Nende hulgas on järgmise väljatöötamine: täielikult juhtmevaba versioon Läätsede pikaajaline ohutus tuleb valideerida suurematel loomadel ja stimuleerimisparameetreid kohandada iga potentsiaalse kasutaja jaoks. Alles siis, kui need etapid on lõpule viidud, saab tõsiselt kaaluda kliiniliste uuringute alustamist patsientidega.
Ohutus on tulevaste inimestega tehtavate uuringute keskmes, nii silmade tervise (sarvkesta või võrkkesta võimalik kahjustus) kui ka soovimatud neuropsühhiaatrilised kõrvaltoimedSamuti on vaja jälgida peente kõrvaltoimete ilmnemist, mis võivad hiirtel märkamata jääda, kuid on inimestel olulised.
Lõpuks, kui tehnoloogia osutub kliinilises praktikas tõhusaks ja ohutuks, tekivad edasised eetilised arutelud: alates selle võimalikust kasutamisest ... muud psühhiaatrilised või neuroloogilised häired – näiteks ärevus, sõltuvused või kognitiivsed häired – kuni selle lõpliku rakendamiseni kognitiivse võimekuse parandamise vahendina mittemeditsiinilistes kontekstides, mis tekitaks uusi küsimusi piirangute ja reguleerimise kohta.
See töö tõstatab aga võimaluse, mis vaid paar aastat tagasi kõlas ulmena: süvaaju piirkondade aktiivsuse sihipärane moduleerimine läbi kontaktläätsede kaudu rakendatavad elektrivooludKuigi enne kui teame, kas midagi sarnast jõuab kunagi Hispaania või ülejäänud Euroopa vaimse tervise kliinikutesse, on veel palju samme astuda, tähistab see uuring verstaposti depressiooni ja teiste meeleoluhäirete mitteinvasiivsete ja ravimivabade ravimeetodite otsingul.