Сканирование при помощи ультразвуковых волн, более известное как УЗИ, широко используется в медицине и является неизвазивным, безопасным методом исследования.
Ультразвук также может помочь в изучении нейронных связей мозга — предмета научного интереса неврологов. Так, к примеру, авторы международного исследовательского проекта BRAIN Initiative планируют использовать УЗИ и ряд других техник для составления полной карты здорового человеческого мозга и его нейронных связей.
Недавнее исследование также показало, что ультразвук может быть полезен в стимуляции мозга. На сегодняшний день существует ещё две похожие методики — транскраниальная магнитная стимуляция и микрополяризация, подразумевающая воздействие на мозг постоянным током. Эти методы являются хоть и эффективными, но не полностью безопасными, в отличие от предлагаемого воздействия ультразвуком.
"Мы сможем направить ультразвуковые волны на участок площадью в один квадратный сантиметр. Это позволит неинвазивно, но точечно воздействовать на каждую зону мозга, тем самым повышая её производительность", — говорит ведущий автор исследования Уильям Тайлер (William Tyler) из Исследовательского института Карийон при Технологическом университете Вирджинии.
Для проведения эксперимента учёные пригласили в свою лабораторию группу добровольцев. Первый этап проходил следующим образом: на запястье испытуемому помещали электрод, который воздействовал слабым импульсом на нерв, посылающий сигналы мозгу. В то же время участок мозга, принимающий эти сигналы, стимулировали ультразвуком, после чего считывали реакцию посредством ЭЭГ.
Интересно, что именно этот тест показал снижение чувствительности после воздействия ультразвуком, но последующие эксперименты продемонстрировали противоположные результаты. В ходе второго и третьего этапов испытания добровольцам провели ультразвуковую стимуляцию, после чего попросили различить, одной или двумя булавками касаются их руки, а также подсчитать, сколько микрофенов подуло на их кожу.
Сложность теста состояла в том, что чем ближе головки булавок были друг к другу и чем быстрее двигались потоки воздуха по коже, тем сложнее было определить, сколько источников сенсорной стимуляции действуют на тело. Результаты эксперимента показали, что после ультразвукового воздействия добровольцы значительно лучше определяли количество булавок и микрофенов, чем представители контрольной группы.
"Как можно объяснить противоречащие друг другу результаты тестов? Тем, как нейроны общаются друг с другом. Одна клетка мозга может активизировать, то есть возбудить соседние нейроны, либо передать им сигнал-ингибитор, который их успокоит. Ультразвук мог повлиять на баланс возбуждения и ингибирования различных участков мозга", — поясняет Тайлер в пресс-релизе.
Таким образом, зона сенсорного восприятия ограничивается возможностью распространения сигнала, и клетки внутри зоны начинают реагировать лучше.
Тайлер отмечает, что когда они передвинули источник ультразвука всего на один сантиметр, то эффект пропал. Это означает, что ультразвуковая стимуляция является сугубо точечным методом и подходит далеко не для всех целей. Однако подобная стимуляция поможет в лечении неврологических заболеваний, если учёные определят максимально эффективный способ её использования.
