חוקרי EPFL מקדמים שיטות גירוי מוחי לא פולשניות כדי למקד ולשנות אזורי מוח עמוקים המעורבים בהפרעות נוירולוגיות. הגישה החדשנית שלהם מציעה פוטנציאל לטיפולים פחות פולשניים, מותאמים אישית עם ישימות רחבה ומינימום תופעות לוואי. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים ב-EPFL בדקו ביעילות שיטה חדשה המאפשרת חקר מעמיק של המוח האנושי ללא צורך בניתוח, עם יישומים פוטנציאליים בטיפול.
הפרעות נוירולוגיות כמו התמכרות, דיכאון והפרעה אובססיבית-קומפולסיבית (OCD) משפיעות על מיליונים ברחבי העולם, ומציגות פתולוגיות מורכבות המערבות מספר אזורים ומעגלים במוח. הטיפול במצבים אלו מאתגר במיוחד בשל התפקודים המורכבים והלא מובנים היטב של המוח, לצד הקושי במתן טיפולים למבני מוח עמוקים בצורה לא פולשנית.
בתחום המתפתח במהירות של מדעי המוח, גירוי מוחי לא פולשני הוא תקווה חדשה להבנה וטיפול במספר עצום של מצבים נוירולוגיים ופסיכיאטרים ללא התערבות כירורגית או שתלים. חוקרים, בראשות Friedhelm Hummel, המחזיק בקתדרה להנדסה עצבית קלינית של Defitchech בבית הספר למדעי החיים של EPFL, והפוסט-דוקטורט פייר Vassiliadis, הם חלוצים בגישה חדשה בתחום, ופותחים גבולות בטיפול במצבים כמו התמכרות ודיכאון.
דגשים במחקר ותיאור טכניקה
המחקר שלהם, הממנף את הגירוי החשמלי של הפרעות זמניות טרנסגולגולתיות (tTIS), מכוון במיוחד לאזורי מוח עמוקים שהם מרכזי השליטה של מספר פונקציות קוגניטיביות חשובות ומעורבים בפתולוגיות נוירולוגיות ופסיכיאטריות שונות. המחקר, שפורסם ב טבע התנהגות אנושיתמדגיש את הגישה הבין-תחומית המשלבת רפואה, מדעי המוח, מחשוב והנדסה כדי לשפר את ההבנה שלנו במוח ולפתח טיפולים בעלי פוטנציאל לשנות חיים.
"גירוי מוחי עמוק פולשני (DBS) כבר יושם בהצלחה במרכזי השליטה העצבים הממוקמים עמוק על מנת לרסן את ההתמכרות ולטפל בפרקינסון, OCD או דיכאון", אומר הומל. "ההבדל העיקרי בגישה שלנו הוא שהיא לא פולשנית, כלומר אנחנו משתמשים בגירוי חשמלי ברמה נמוכה על הקרקפת כדי למקד את האזורים האלה."
תמונת מודל של אזור המוח העמוק הממוקד, הסטריאטום, שחקן מפתח במנגנוני תגמול וחיזוק. קרדיט: EPFL
Vassiliadis, המחבר הראשי של המאמר, רופא עם דוקטורט משותף, מתאר את tTIS כמשתמש בשני זוגות של אלקטרודות המחוברות לקרקפת כדי להחיל שדות חשמליים חלשים בתוך המוח. "עד עכשיו, לא יכולנו למקד ספציפית לאזורים האלה עם טכניקות לא פולשניות, שכן השדות החשמליים ברמה נמוכה היו מגרים את כל האזורים בין הגולגולת לאזורים העמוקים יותר – מה שהופך את כל הטיפולים לבלתי יעילים. גישה זו מאפשרת לנו לעורר באופן סלקטיבי אזורי מוח עמוקים שחשובים בהפרעות נוירופסיכיאטריות", הוא מסביר.
הטכניקה החדשנית מבוססת על הרעיון של הפרעות זמניות, שנחקרה בתחילה בדגמי מכרסמים, וכעת תורגם בהצלחה ליישומים אנושיים על ידי צוות EPFL. בניסוי זה, זוג אלקטרודות אחד מוגדר לתדר של 2,000 הרץ, בעוד שזוג אחר מוגדר ל-2,080 הרץ. הודות למודלים חישוביים מפורטים של מבנה המוח, האלקטרודות ממוקמות במיוחד על הקרקפת כדי להבטיח שהאותות שלהן מצטלבים באזור המטרה.
חקר הסטריאטום האנושי
בצומת זה מתרחש קסם ההפרעה: פער התדרים הקל של 80 הרץ בין שני הזרמים הופך לתדר הגירוי האפקטיבי בתוך אזור המטרה. הברק של שיטה זו טמון בסלקטיביות שלה; תדרי הבסיס הגבוהים (למשל, 2,000 הרץ) אינם מעוררים פעילות עצבית באופן ישיר, משאירים את רקמת המוח המתערבת בלתי מושפעת וממקדים את ההשפעה אך ורק באזור היעד.
המוקד של מחקר אחרון זה הוא הסטריאטום האנושי, שחקן מפתח במנגנוני תגמול וחיזוק. "אנו בודקים כיצד ניתן להשפיע על למידה של חיזוק, בעצם כיצד אנו לומדים באמצעות תגמולים, על ידי מיקוד לתדרים מוחיים ספציפיים", אומר וסיליאדיס. על ידי הפעלת גירוי של הסטריאטום ב-80 הרץ, הצוות מצא שהם יכולים לשבש את תפקודו הרגיל, ולהשפיע ישירות על תהליך הלמידה.
תמונה המחשה של הסטריאטום, אזור קריטי במוח המעורב בתהליכי תגמול וחיזוק. קרדיט: EPFL
הפוטנציאל הטיפולי של עבודתם הוא עצום, במיוחד במצבים כמו התמכרות, אדישות ודיכאון, שבהם מנגנוני התגמול ממלאים תפקיד מכריע. "בהתמכרות, למשל, אנשים נוטים להתקרב לתגמולים יתר על המידה. השיטה שלנו יכולה לעזור להפחית את ההדגשה הפתולוגית הזו", מציין וסיליאדיס, שהוא גם חוקר במכון למדעי המוח של UCLouvain.
יתר על כן, הצוות בוחן כיצד דפוסי גירוי שונים יכולים לא רק לשבש אלא גם לשפר את תפקודי המוח. "השלב הראשון הזה היה להוכיח את ההשערה של 80 הרץ המשפיעה על הסטריאטום, ועשינו את זה על ידי שיבוש תפקודו. המחקר שלנו מראה גם הבטחה בשיפור ההתנהגות המוטורית והגברת פעילות הסטריאטום, במיוחד בקרב מבוגרים עם יכולות למידה מופחתות", מוסיף ואסיליאדיס.
הומל, נוירולוג מיומן, רואה בטכנולוגיה זו תחילתו של פרק חדש בגירוי מוחי, המציע טיפול מותאם אישית עם שיטות פחות פולשניות. "אנחנו בוחנים גישה לא פולשנית שמאפשרת לנו להתנסות ולהתאים אישית טיפול לגירוי מוחי עמוק בשלבים המוקדמים", הוא אומר. יתרון מרכזי נוסף של tTIS הוא תופעות הלוואי המינימליות שלו. רוב המשתתפים במחקרים שלהם דיווחו רק על תחושות קלות על העור, מה שהפך אותו לגישה נסבלת וידידותית מאוד למטופל.
הומל ווסיליאדיס אופטימיים לגבי השפעת המחקר שלהם. הם רואים עתיד שבו טיפולי נוירומודולציה לא פולשניים יכולים להיות זמינים בבתי חולים, ומציעים טווח טיפול חסכוני ומרחיב.
