La stimolazione cerebrale non invasiva è da tempo oggetto di ricerca nel campo delle neuroscienze, con l’obiettivo di trovare metodi efficaci per modulare la funzione cerebrale e trattare disturbi neurologici. Un recente studio condotto dal Dr. Park Joo Min del Center for Cognition and Sociality presso l’Istituto per la Scienza di Base (IBS) ha portato alla luce un metodo innovativo che promette di rivoluzionare il trattamento dei disturbi cerebrali: il Patterned Low-Intensity Low-Frequency Ultrasound (LILFUS).
Il potenziale del LILFUS
Il LILFUS è un metodo di stimolazione cerebrale non invasivo che utilizza ultrasuoni a bassa intensità e bassa frequenza per indurre cambiamenti duraturi nella funzione cerebrale. A differenza dei metodi tradizionali di stimolazione magnetica ed elettrica, che presentano limitazioni in termini di risoluzione spaziale e profondità di penetrazione, il LILFUS permette di stimolare con precisione specifiche aree cerebrali. Questo metodo supera le limitazioni dei metodi più invasivi, come quelli che richiedono interventi chirurgici, che pur offrendo un controllo superiore e effetti terapeutici per la stimolazione profonda del cervello, comportano rischi quali danni ai tessuti, infiammazioni e infezioni.
La stimolazione ad ultrasuoni: una nuova frontiera
Nel loro studio, i ricercatori dell’IBS hanno utilizzato gli ultrasuoni per stimolare con precisione aree specifiche del cervello. A differenza delle onde elettromagnetiche, gli ultrasuoni hanno il vantaggio di poter penetrare in profondità nei tessuti cerebrali. Gli scienziati hanno scoperto che la stimolazione ad ultrasuoni può modulare la plasticità neurale – la capacità del cervello di riconfigurarsi – attraverso l’attivazione di vie molecolari chiave. In particolare, lo studio ha evidenziato l’effetto degli ultrasuoni sui canali del calcio meccanosensibili negli astrociti, che controllano la capacità delle cellule di assorbire calcio e rilasciare neurotrasmettitori.
Il design del LILFUS
Il LILFUS è stato progettato sulla base di parametri specifici degli ultrasuoni che imitano i modelli delle onde cerebrali theta (5 Hz) e gamma (30 Hz) osservati durante i processi di apprendimento e memoria. Questo nuovo strumento ha permesso ai ricercatori di attivare o disattivare a volontà specifiche regioni cerebrali: la somministrazione intermittente dell’ultrasuono ha indotto effetti di potenziamento a lungo termine, mentre i modelli continui hanno portato a effetti di depressione a lungo termine.
Promettenti applicazioni nella riabilitazione
Uno degli aspetti più promettenti di questa nuova tecnologia è la sua capacità di facilitare l’acquisizione di nuove abilità motorie. Quando i ricercatori hanno somministrato la stimolazione ad ultrasuoni alla corteccia motoria cerebrale nei topi, hanno osservato miglioramenti significativi nell’apprendimento delle abilità motorie e nella capacità di recuperare il cibo. In modo interessante, i ricercatori sono stati anche in grado di cambiare la preferenza dell’arto anteriore dei topi. Questo suggerisce potenziali applicazioni nelle terapie di riabilitazione per i sopravvissuti agli ictus e per gli individui con deficit motori.
Implicazioni più ampie e direzioni future
Le implicazioni di questa ricerca vanno ben oltre la funzione motoria. Potrebbe essere utilizzata per trattare condizioni come la depressione, dove l’eccitabilità cerebrale alterata e la plasticità sono caratteristiche prominenti. Con ulteriori esplorazioni, il LILFUS potrebbe essere adattato per vari protocolli di stimolazione cerebrale, offrendo speranza per condizioni che vanno dai deficit sensoriali ai disturbi cognitivi.
Il Dr. Park ha dichiarato: “Questo studio non ha solo sviluppato una nuova e sicura tecnologia di regolazione neurale con effetti duraturi, ma ha anche scoperto i cambiamenti del meccanismo molecolare coinvolti nella regolazione neurale ad ultrasuoni basata sui modelli delle onde cerebrali”. Ha inoltre comunicato: “Pianifichiamo di continuare gli studi di follow-up per applicare questa tecnologia al trattamento dei disturbi cerebrali legati all’eccitazione e inibizione cerebrale anormale e per il potenziamento delle funzioni cognitive”.
