O nouă tehnică revoluționară le permite cercetătorilor să observe activitatea cerebrală cu o precizie fără precedent, chiar și atunci când o persoană se mișcă. Există însă o singură condiție: participanții trebuie să fie de acord cu inserarea unei mici ferestre transparente în propriul craniu.
Pe scurt
- Cercetătorii au dezvoltat o tehnologie inovatoare, numită imagistică funcțională cu ultrasunete (fUSi), pentru a scana creierul uman în timp real, în afara laboratorului;
- Acest nou tip de scanare oferă o rezoluție și o profunzime superioare tehnicilor existente, precum EEG sau fMRI;
- Pentru a funcționa, metoda necesită crearea chirurgicală a unei mici „ferestre” în craniul pacientului, permițând undelor ultrasonice să pătrundă fără distorsiuni.
Creierul uman este, în același timp, sursa și obiectul curiozității noastre științifice. Tot ceea ce ne definește ca oameni se află în acest țesut complex, însă modul exact în care funcționează rămâne unul dintre cele mai mari mistere. Deși am identificat regiuni specifice, precum amigdala, responsabilă pentru frică, majoritatea cunoștințelor noastre provin din experimente statice, de laborator.
O echipă de la Centrul Medical Universitar Erasmus din Olanda a decis să schimbe această paradigmă. Într-un studiu recent, publicat în Science Advances, cercetătorii au folosit imagistica funcțională cu ultrasunete (fUSi) pentru a monitoriza activitatea cerebrală a unui subiect în timp ce acesta se deplasa liber.
Cercetătorii vor să acceseze cele mai adânci secrete ale creierului
Condiția tehnică poate părea extremă: înainte de studiu, chirurgii au trebuit să practice o mică deschizătură în craniul pacientului. Cu toate acestea, dr. Sadaf Soloukey, autorul principal al studiului, susține că beneficiile potențiale depășesc cu mult disconfortul.
„Oamenii m-au întrebat dacă pacienții ar accepta așa ceva. Până acum, toți cei cu care am vorbit sunt dispuși să participe, în principal pentru a ajuta știința, dar și pentru că întrevăd beneficiile potențiale. Sunt gata să facă ceva ieșit din comun.”, a afirmat Soloukey, medic rezident în neurochirurgie la Erasmus, citată de Popular Mechanics.
Practic, fUSi ar putea spori siguranța intervențiilor chirurgicale pe creier efectuate cu pacientul treaz și ar putea oferi perspective noi asupra tulburărilor mintale, cum ar fi depresia majoră. În viitor, tehnologia ar putea fi miniaturizată suficient pentru a fi purtată constant, permițând o monitorizare 24/7 a mecanismelor intime ale minții umane.
În esență, fUSi funcționează similar cu ecografiile prenatale. Tehnologia emite unde sonore de înaltă frecvență care, reflectate de structurile interne, sunt traduse în imagini 2D. Pentru creier, fUSi măsoară modificările fluxului sanguin, un indicator precis al activității neuronale.
Deși este mai invazivă decât electroencefalograma (EEG), care măsoară activitatea electrică de la suprafața scalpului, sau imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI), care detectează modificările fluxului sanguin într-un scanner masiv, fUSi oferă o precizie și o profunzime pe care celelalte nu le pot atinge.
„EEG-urile oferă o măsurătoare superficială”, explică Soloukey. Pe de altă parte, scanările fMRI sunt sensibile la mișcare. Aparatele RMN utilizează magneți puternici care necesită ventilație constantă, iar simpla vorbire a pacientului – sau chiar mișcările subtile ale maxilarului și limbii – poate introduce distorsiuni în date.
Pentru a depăși aceste limitări, cercetătorii au recrutat un participant care avea deja implantată o „fereastră” din plastic de uz medical în urma unei operații anterioare. Echipa a creat o cască personalizată, imprimată 3D, pentru a menține o sondă fUSi fixată deasupra ferestrei craniene. Această fereastră este esențială, deoarece craniul ar distorsiona altfel prețioasele date ultrasonice.
Timp de doi ani, echipa a colectat date în timp ce participantul efectua sarcini simple, precum atingerea feței sau mersul pe o distanță de aproape 30 de metri. La final, au constatat că sistemul fUSi portabil a oferit o performanță comparabilă cu cea a unui fMRI staționar.
Acest rezultat demonstrează că fUSi poate fi o alternativă viabilă în aplicații clinice și de cercetare, permițând studierea creierului în condiții mult mai apropiate de viața reală.
Potențialul se extinde și la sănătatea mintală. Dr. Claire Nastaskin, un neurofiziolog care a contribuit la cercetarea fUSi, explică faptul că depresia se manifestă diferit în creier de la un moment la altul. Datele colectate în mediul natural al unui pacient ar putea ajuta la înțelegerea și tratarea mai eficientă a episoadelor depresive.
Desigur, ideea de a purta o cască voluminoasă și de a avea o gaură în craniu nu este atractivă. Soloukey și Nastaskin sunt convinse că tehnologia va evolua spre opțiuni mai mici și mai puțin invazive. În viitor, o fereastră de câțiva centimetri ar putea fi înlocuită de o deschizătură de dimensiunea unei monede, iar casca ar putea fi substituită de un dispozitiv complet implantabil.
Acest implant ar fi mai degrabă similar cu dispozitivele folosite pentru tratarea epilepsiei decât cu Neuralink-ul lui Elon Musk, care, potrivit lui Nastaskin, oferă doar o imagine limitată a activității cerebrale. Pentru pacienții cu depresie, un implant fUSi ar putea identifica „semnături cerebrale” care preced un episod depresiv.
„Sper să găsim markeri cerebrali legați de simptomele pacienților, cum ar fi fluctuațiile cauzate de anotimp sau de schimbările hormonale. Dacă putem detecta precursorii, am putea stabili momentul optim pentru a începe un tratament sau pentru a ajusta medicația.”, mai spune Soloukey.
Deși aceste aplicații futuriste sunt la cel puțin un deceniu distanță, progresele actuale deschid o nouă eră în neuroștiințe, aducându-ne mai aproape de înțelegerea profundă a modului în care funcționează creierul nostru.
