Vědci zjistili, že ultrazvuk mířený do specifických oblastí mozku může zlepšit smyslové vnímání a vnímání v mozku.
Většina lidí ví, že ultrazvuky se využívají jako zařízení, které využívají vysokofrekvenční zvukové vlny pro vytvoření obrázků vnitřních orgánů. Tato technologie byla zpracována výzkumníky ve Výzkumném institutu Virginia Tech Carilion pro ovlivňování výkonu mozku.
“Ultrazvuk má velký potenciál pro nebývalé řešení rostoucího trendu mapování konektivity lidského mozku.” řekl William “Jamie” Tyler, asistent profesora ve Výzkumném institutu Virginia Tech Carilion, který studii vedl. “A tak jsme se rozhodli se dívat na účinky ultrazvuku na oblast mozku zodpovědnou za zpracovávání hmatových vstupů.”
Slovo “ultrazvuk” ve fyzice popisuje zvukové vlny na frekvenci mimo lidský sluch. V diagnostické sonografii je ultrazvuk mnohdy mezi 2-18 MHz. Vyšší frekvence přinášejí lepší kvality obrazu, nižší frekvence mohou proniknout hluboko do lidské tkáně. Studie, která byla zveřejněna 12.ledna v Nature Neuroscience, poskytuje první důkaz toho, že málo intenzivní transkraniální ultrazvuk může modulovat aktivitu lidského mozku pro vylepšení vnímání.
Během studie zaměřili vědci ultrazvukové vlny na oblast mozkové kůry, která zpracovává smyslovou informaci z ruky. Středový nerv, hlavní nerv procházející celou paží skrz zápěstí, byl stimulován umístěním malých elektrod na zápěstí lidských subjektů a jejich mozkové odpovědi byly pak monitorovány pomocí elektroencefalogramu, nebo také EEG. Před stimulací středového nervu byl u některých subjektů vyslán ultrazvuk do oblasti mozkové kůry. Pak byly provedeny standartní neurologické testy: dvoubodový rozeznávací test, který určí, zda testovací subjekt může rozlišovat dvě po sobě jdoucí píchnutí jehlou, a frekvenční rozeznávací úkol, který měří reakce na sekvenci píchnutí do oka, a výsledky byly docela překvapivé.
Subjekty, kteří dostaly ultrazvuk, dokázaly rozlišit píchnutí v daleko kratších rozestupech a také vycítit decentní rozdíly mezi frekvencí po sobě jdoucích píchnutí do oka.
“Naše poznatky nás překvapily.” řekl Tyler. “I když mozkové vlny spojené s kontaktní stimulací se oslabily, lidé byli lepší v rozpoznání rozdílů v pocitech.”
Vědci objevili, že ultrazvuk snížil signál EEG a oslabil mozkové vlny, které zpracovávají hmatovou stimulaci, nebylo ale jasné, proč potlačování těchto reakcí posiluje vnímání. Tyler hypotetizoval, že odpověď může být ve způsobu, jakým mozkové vlny komunikují, buď pobízením nebo potlačováním aktivity, ultrazvuk může ovlivnit křehkou balanci excitace a inhibice v oblasti mozkové kůry.
“Zdá se to paradoxní, podezříváme ale, že jisté ultrazvukové zvukové formy vln, které jsme při studii použili, mění probíhající balanci synaptické inhibice a excitace mezi sousedícími neurony v mozkové kůře.” řekl. “Domníváme se, že zacílený ultrazvuk změnil balanci probíhající excitace a inhibice zpracovávající smyslový stimul v zaměřené mozkové oblasti, a že tato změna zabránila prostorovému šíření excitace, což vyústilo ve funkční zlepšení vnímání.”
Pro otestování účinků ultrazvuku byl paprsek namířen do jiných oblastí mozku, jeden centimetr na každou stranu testované oblasti, zvýšený efekt na vnímání nastal jen když byl paprsek namířen na původní místo.
“To znamená, že můžeme využít ultrazvuk k zacílení oblasti mozku malé jako lentilka.” řekl Tyler. “Tohle zjištění zastupuje nový způsob neinvazivního modulování mozkové aktivity s lepším prostorovým rozlišením než má cokoliv jiného.”
Další typy neinvazivní stimulační technologie mají podobné účinky, jako např. transkraniální magnetická stimulace, nebo využívání magnetů pro aktivaci mozku a transkraniální stejnoměrný proud, vysílání slabých elektrických proudů do mozku přes elektrody na hlavě, nejnovější zjištění ale vyvodila, že ultrazvuk je výhodnější, protože může přesně zamířit oblasti.
“Získáním lepšího pochopení toho, jak účinky ultrazvuku ovlivňují balanci synaptické inhibice a excitace v zaměřených oblastech mozku – stejně tak i jak ovlivňuje aktivitu lokálních okruhů proti dlouhým konexím – nám pomůže vytvořit preciznější mapy výrazněji propojených synaptických okruhů v lidském mozku.” řekl Wynn Legon, první autor studie a postgraduální student Výzkumného institutu Virginia Tech Carilion. “Doufáme, že budeme pokračovat v rozšiřování schopností ultrazvuku pro neinvazivní dolaďování mozkových okruhů, aby jsme lépe pochopili, jak funguje mozek.”
“Práce Jamieho Taylora a jeho kolegů je v popředí přicházející tsunami vytváření nových a efektivních neinvazivních způsobů pro modulaci přílivu informací v celulárních okruzích uvnitř lidské bytosti.” řekl Michael Friedlander, výkonný ředitel Výzkumného institutu Virginia Tech Carilion a neurovědec, který se specializuje na plasticitu mozku. “Tento přístup poskytuje technologii a možný důkaz o precizní aktivaci nervových okruhů pro celou řadu využití, včetně potenciální léčby neurodegenerativních nemocí, psychických chorob a behaviorálních poruch. A co víc, neurovědeckou komunitu vyzbrojuje silným nástrojem pro využití funce zdravého lidského mozku, pomáhá nám pochopit poznání, vytváření rozhodnutí a myšlenek. Tohle je přesně ten zlom, po kterém bylo voláno v Iniciativě BRAIN prezidenta Obamy, pro umožnění nových přístupů pro využívání funkčních obvodů lidského mozku a pro léčbu Alzheimerovy choroby a dalších nemocí.”
Tato zjištění zobrazují, jak zranitelné jsou naše mozky nepatrným externím zásahům. Každého zajímá, jak taková technologie může být vytvořena a použita pro nekalé úmysly, pro další vytváří potenciál vzdáleného ovládání našich rozhodnutí a reakcí.
“V neurovědě je jednoduché věci narušit.” řekl Tyler. “Můžeme vás rozptýlit, paralyzovat, podvést optickými iluzemi. Je jednoduché udělat věci horšími, je ale těžké je udělat lepšími. Tato zjištění nás nutí věřit, že jsme na správné cestě.”
Zdroj: http://wertyzreport.com/2014/01/16/vedci-mohou-ovlivnit-reakce-mozku-pomoci-ultrazvukovych-vln/
