Kỹ thuật kích thích não mới hứa hẹn điều trị rối loạn não

Khả năng thích ứng với những thay đổi bên trong và bên ngoài của não bộ con người được gọi là tính mềm dẻo thần kinh hay tính dẻo dai thần kinh, tạo nền tảng để có thể hiểu rõ hơn các chức năng nhận thức như trí nhớ và học tập, cũng như các rối loạn thần kinh khác nhau.

Nghiên cứu mới đây, được thực hiện bởi TS. Park Joo Min cùng các cộng sự tại Trung tâm Nhận thức và Xã hội thuộc Viện Khoa học Cơ bản (IBS), đã tiết lộ một kỹ thuật mới có thể thay đổi cách điều trị chứng rối loạn não. Công trình nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển được một phương pháp kích thích não không xâm lấn được gọi là Siêu âm tần số thấp cường độ thấp theo khuôn mẫu (LILFUS), có tiềm năng to lớn trong việc tạo ra những thay đổi lâu dài trong chức năng não. Các phương pháp kích thích não bằng từ tính và điện truyền thống đã được sử dụng để điều chỉnh chức năng não. Tuy nhiên, những phương pháp này có những hạn chế cố hữu làm hạn chế độ phân giải không gian và độ thâm nhập vào sâu của chúng, khiến việc kích thích chính xác các vùng não cụ thể với hiệu quả tối ưu trở nên khó khăn. Các phương pháp có mức độ xâm lấn lớn hơn, chẳng hạn như phương pháp phẫu thuật, cho thấy hiệu quả điều trị và kiểm soát vượt trội đối với kích thích não cụ thể nhưng chúng có những rủi ro như gây tổn thương mô, viêm và nhiễm trùng. Những hạn chế này đã thôi thúc các nhà nghiên cứu nỗ lực tìm kiếm các phương pháp thay thế có thể khắc phục những hạn chế này và cung cấp khả năng điều chỉnh chức năng não hiệu quả và chính xác hơn.

Trong nghiên cứu mới nhất được IBS công bố, các nhà nghiên cứu đã kích hoạt chính xác các vùng não cụ thể bằng siêu âm. Khác với sóng điện từ, sóng siêu âm có ưu điểm là có khả năng xuyên sâu vào các mô não. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng kích thích siêu âm có thể điều chỉnh tính linh hoạt của thần kinh - khả năng tự điều chỉnh lại của não - thông qua việc kích hoạt các con đường phân tử quan trọng. Cụ thể, nghiên cứu đã xác định chính xác được tác động của siêu âm lên các kênh canxi nhạy cảm cơ học trong tế bào hình sao, giúp kiểm soát khả năng hấp thu canxi và giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh của tế bào.

Trong thí nghiệm này, các giao thức siêu âm gồm hai kiểu kích thích riêng biệt kết hợp siêu âm tần số thấp cường độ thấp (LILF) 30Hz và 5Hz. Mẫu đầu tiên, được gọi là TBUS ngắt quãng, có kích thích ngắt quãng với 2 giây kích thích, sau đó là 8 giây nghỉ. Mô hình thứ hai, được gọi là TBUS liên tục, bao gồm 40 giây kích thích không gián đoạn. Trong suốt quá trình kích thích, sóng não được theo dõi bằng cách phân tích biên độ ghép pha giữa sóng theta và sóng gamma, đây là hai loại sóng não chính.

LILFUS được thiết kế dựa trên các thông số siêu âm cụ thể mô phỏng các dạng sóng não của dao động theta (5 Hz) và gamma (30 Hz) được quan sát thấy trong quá trình học tập và trí nhớ. Công cụ mới này cho phép các nhà nghiên cứu kích hoạt hoặc hủy kích hoạt các vùng não cụ thể theo ý muốn. Việc truyền siêu âm không liên tục được phát hiện là tạo ra hiệu ứng điện thế lâu dài, trong khi các mô hình liên tục dẫn đến hiệu ứng rối loạn lâu dài.

Một trong những khía cạnh hứa hẹn nhất của công nghệ mới này là khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp nhận các kỹ năng vận động mới. Khi các nhà nghiên cứu truyền sóng siêu âm kích thích đến vỏ não vận động ở chuột, họ đã quan sát thấy những cải thiện đáng kể trong việc học kỹ năng vận động và khả năng lấy thức ăn của chúng.

Điều thú vị là các nhà nghiên cứu thậm chí còn có thể thay đổi sự ưa thích chi trước của chuột. Điều này gợi ý những ứng dụng tiềm năng trong liệu pháp phục hồi chức năng cho những người sống sót sau đột quỵ và những người bị suy giảm khả năng vận động. Xa hơn nữa, nó có thể dùng để điều trị các tình trạng như trầm cảm.

LILFUS có thể được điều chỉnh cho phù hợp với nhiều phương thức kích thích não khác nhau, mang lại hy vọng cho nhiều tình trạng khác nhau, từ suy giảm cảm giác đến rối loạn nhận thức. Nghiên cứu này không chỉ hỗ trợ phát triển một công nghệ điều hòa thần kinh mới và an toàn với hiệu quả lâu dài mà còn phát hiện ra những thay đổi về cơ chế phân tử liên quan đến việc điều hòa thần kinh bằng siêu âm theo mô hình sóng não. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ hướng đến việc áp dụng công nghệ này vào việc điều trị các rối loạn não liên quan đến sự kích thích và ức chế bất thường của não cũng như tăng cường chức năng nhận thức.