Tłumienie patologicznych oscylacji za pomocą przezczaszkowego ogniskowanego ultradźwięku w chorobie Parkinsona

Dlaczego ma to znaczenie dla osób z chorobą Parkinsona

Osoby z chorobą Parkinsona często borykają się ze spowolnieniem ruchów, sztywnością i drżeniem, na które obecne leki i implanty mózgowe przynoszą tylko częściową ulgę. To badanie sprawdza, czy delikatne impulsy ogniskowanego ultradźwięku podawane spoza czaszki mogą uciszyć nieprawidłowe rytmy mózgowe powiązane z tymi objawami, co wskazuje na perspektywę przyszłego leczenia, które nie wymaga operacji mózgu.

Nowy sposób dotarcia do głębokich obszarów mózgu

Choroba Parkinsona zmienia sposób, w jaki grupy komórek mózgowych wyładowują się razem, szczególnie w głębokich strukturach pomagających kontrolować ruch. W tych obszarach typ rytmu mózgowego zwany aktywnością beta staje się nadmiernie silny i wiąże się z wolniejszymi ruchami. Lekarze już mogą łagodzić objawy, zastępując dopaminę lekami lub stosując głęboką stymulację mózgu, polegającą na chirurgicznie wszczepianych elektrodach dostarczających impulsy elektryczne. Jednak operacja jest inwazyjna i nieodpowiednia dla wszystkich. Ogniskowany ultradźwięk oferuje inną drogę: fale dźwiękowe są kierowane przez czaszkę do precyzyjnych punktów w mózgu bez nacięcia.

Projekt ostrożnego dowodu koncepcji

Naukowcy współpracowali z czterema mężczyznami, którzy mieli już elektrody do głębokiej stymulacji mózgu w regionie zwanym jądrem podwzgórzowym (subthalamic nucleus). To pozwoliło zespołowi rejestrować sygnały z głębokich struktur podczas testowania ultradźwięku. Korzystając ze skanów mózgu i zaawansowanych metod mapowania, zidentyfikowali połączony obszar w pobliskiej strukturze zwanej gałką bladą (globus pallidus) jako cel dla ultradźwięku. Każdy uczestnik brał udział w dwóch sesjach w oddzielne dni. W jednym dniu impulsy ultradźwiękowe były ogniskowane na tym węźle kontroli ruchu. W drugim dniu impulsy kierowano do wypełnionej płynem przestrzeni w mózgu użytej jako aktywne miejsce kontrolne. W obrębie każdego dnia sesje bez ultradźwięku były poprzedzone sesjami z ultradźwiękiem, a zarówno ochotnicy, jak i badający nie wiedzieli, który warunek był aktywny.

Uciszanie szkodliwych rytmów i przyspieszanie reakcji

Gdy ultradźwięk był skierowany na obszar kontroli ruchu i pulsował 130 razy na sekundę, nieprawidłowy rytm beta zarejestrowany z pobliskiej elektrody głębokiej po tej samej stronie zmniejszył się średnio o około dziesięć procent w porównaniu z warunkiem kontrolnym. U ochotników, u których występowały dwa odrębne piki beta, zmniejszyła się tylko część o niższej częstotliwości, co odpowiada temu, co wiadomo o tym, które szlaki najbardziej przyczyniają się do spowolnienia ruchu. Spadek aktywności beta w głębi mózgu ściśle korelował ze zmianami aktywności mierzonej na powierzchni mózgu w pierwotnym obszarze ruchowym po tej samej stronie, co sugeruje, że ultradźwięk wpływał na szerszą sieć ruchową. Co istotne, podczas zadania polegającego na decyzji i reakcji, w którym uczestnicy oceniali ruch kropek na ekranie, ich czasy reakcji poprawiły się o niemal osiemnaście procent, gdy ultradźwięk był stosowany do węzła ruchowego.

Wykluczanie prostych artefaktów

Ponieważ ultradźwięk może powodować subtelne drgania mechaniczne, zespół dokładnie sprawdził, czy zaobserwowane zmiany sygnału to rzeczywiste efekty mózgowe, a nie szumy techniczne. W eksperymentach na stole probówkowym sonifikowali elektrody głębokie umieszczone w modelu żelowym i testowali różne wzory pulsów. Wolne częstotliwości impulsów tworzyły wyraźne artefakty mechaniczne w interesującym przedziale częstotliwości, ale szybki wzorzec użyty w głównym badaniu nie powodował takich artefaktów. Symulacje wykazały również, że ewentualne nagrzewanie się tkanki mózgowej pozostawało w bezpiecznych, akceptowanych granicach, a ognisko ultradźwięku utrzymywano kilka milimetrów od końcówek wszczepionych elektrod. Te kroki wspierają wniosek, że spadki mocy beta i szybsze reakcje odzwierciedlają prawdziwe zmiany w aktywności mózgu.

Co to może oznaczać dla przyszłego leczenia

To małe, wczesne badanie sugeruje, że ogniskowany ultradźwięk, dostrojony tak, by odpowiadać skutecznej stymulacji elektrycznej, może stłumić szkodliwe rytmy mózgowe związane ze spowolnieniem ruchów w chorobie Parkinsona i nieznacznie poprawić wydajność w zadaniu ruchowym — wszystko to bez operacji. Chociaż badanie obejmowało tylko cztery osoby i nie wykazało wyraźnych zmian w standardowych skalach ocen stosowanych przy łóżku pacjenta, stanowi pierwszą demonstrację, że nieinwazyjny ultradźwięk może przesunąć dobrze znany sygnał chorobowy w tym samym pomocnym kierunku co istniejące terapie. Przy dalszych badaniach mających na celu dopracowanie parametrów impulsów, zrozumienie, dlaczego odpowiedzi różnią się między osobami, oraz sprawdzenie trwalszych efektów, podejście to mogłoby stać się częścią nowego zestawu narzędzi do leczenia choroby Parkinsona, a być może także innych zaburzeń mózgu napędzanych nieprawidłowymi rytmami.

Cytowanie: Eraifej, J., Toth, J., Hanemaaijer, J. et al. Suppression of pathological oscillations with transcranial focused ultrasound in Parkinson’s disease. Nat Commun 17, 4471 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70714-7

Słowa kluczowe: choroba Parkinsona, ogniskowany ultradźwięk, głęboka stymulacja mózgu, rytmy mózgowe, neuromodulacja