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人間の脳は宇宙で最も複雑な構造である可能性があります。
そこには何千億ものニューロンが含まれており、それぞれが互いに信号を送り、複雑な回路とネットワークを形成し、実際に考えたり行動したりするすべてのことを決定します。 つまり、これらのネットワークの問題は、健康と生活のほぼすべての側面に影響を与える可能性があります。
今、韓国の研究者たちは、 音を使う ニューロン間の接続の形成に影響を与えることができ、新しい治療法につながる可能性があるだけでなく、誰にとっても学習が容易になる可能性があります。
より良い脳を構築する
脳信号は電気化学的なものであるため、脳で生じる問題の中には、薬で脳の化学反応を変えることで治療できるものもあります。たとえば、SSRI は化学物質のセロトニンをより多く利用できるようにすることでうつ病を治療します。
既存の脳刺激方法は、侵襲的だが正確であるか、非侵襲的だが制御が難しいかのいずれかです。
しかし、薬が役に立たない場合、医師は臓器を電気的に刺激することで脳の機能を変化させようとするかもしれません。 これは、脳インプラントを使用して侵襲的に行うことも、頭に電極を押し付けたり、頭蓋骨を通過する磁気パルスを使用して非侵襲的に行うこともできます。
脳刺激は、次のような症状を持つ一部の人々に顕著な結果をもたらしました。 外傷性脳損傷、 摂食障害、 運動障害、 治療抵抗性のうつ病などがありますが、どちらの管理アプローチにも限界があります。
インプラントを使用すると、医師は脳のどこをどのように刺激するかを正確に制御できますが、手術には危険が伴い、患者の脳に損傷を与える可能性があります。 脳インプラントも通常、時間の経過とともに効果が低下します。 瘢痕組織 それらの周りに形が現れます。 一方、非侵襲的技術は精度が低く、脳深部の領域を刺激するのには効果的ではありません。
新しいアプローチ
超音波刺激 既存のアプローチに代わる有望な代替手段です。 音波は脳の奥深くまで浸透するだけでなく、驚くべき精度で制御できるため、医師は患者に侵襲的な手術を施すことなく特定の領域を刺激することができます。
以前の研究では、超音波による脳刺激が治療に有望であることが示されています。 うつ、 慢性の痛みそして アルツハイマー病しかし、このアプローチについては、その仕組みや効果がどれくらい持続するかなど、研究者が完全には理解していないことがまだたくさんあります。
超音波刺激は、学習と記憶に関連する脳波を模倣します。
韓国の基礎科学研究所（IBS）の科学者らは現在、「パターン化低強度低周波超音波（LILFUS）」と呼ぶ新しい超音波脳刺激技術を用いて、この謎の一部を解明しようとしている。
彼らは、学習と記憶の過程で一般的な脳波を模倣するためにこの形式の超音波を設計しました。 期待は、それを神経可塑性、つまり脳の能力を調節するために使用できるということでした。 新しい機能的なつながりを形成する。
彼らの中で 勉強Science Advances で発表された論文では、マウスの脳を連続的または断続的に刺激しました (刺激のパルスとその後の短い休息)。
断続的な刺激の後、脳の標的部分のニューロン間に強力な接続を形成する可能性が増加しました。 一方、継続的な刺激は逆の効果をもたらし、強いつながりが形成される可能性が減少しました。
はどうかと言うと なぜ これが起こると研究者らは、超音波が「」と呼ばれる一種の脳細胞の働きを変えると考えています。アストロサイト」はカルシウムを吸収し、ニューロンの通信を可能にする化学物質を放出します。
「我々の現在の理解によれば、断続的刺激と連続的刺激の異なる効果は主に脳内のカルシウム動態に関連している」と主任研究員Park Joo Min氏はFreethinkに語った。
「[Intermittent stimulation] より強力なカルシウム反応を誘発する傾向があり、潜在的に興奮性シグナルと神経活動の増加につながる可能性があります」と彼は続けた。 “一方で、 [continuous stimulation] カルシウム調節の誘発が少なくなり、脳機能に対するより多くの抑制効果が生じる可能性があります。」
基礎科学研究所
ペレット回収テストを行うマウス
超音波刺激が学習にどのような影響を与えるかをテストするために、研究者らはマウスの脳に断続的刺激、連続的刺激、または疑似刺激を与えてから、透明なプラスチックのスロットを通して餌のペレットを掴むようにマウスを訓練した。
マウスを制御する脳の部分に断続的な刺激を与える 非優性 前肢により、タスクのために「オフハンド」を使用するマウスの能力が向上しました。 継続的な刺激と偽の刺激は学習に有意な影響を与えませんでした。
これは、超音波刺激が神経可塑性を調節できることを示した最初の研究ではありませんでしたが、過去の研究における効果は持続時間が短く、わずか約 10 分であったため、臨床での有用性は限られていました。 ただし、この研究では、効果は約1時間持続したようです。
「このアプローチは、rTMS や tDCS などの既存の非侵襲的神経調節法と比較して、脳深部領域を正確に刺激するだけでなく、副作用を最小限に抑えながら長期的な効果を保証します」と Park 氏は述べています。
将来を見据えて
IBSチームの技術の有効性と安全性をテストするにはさらに多くの研究が必要だが、マウスと同じように人間の神経可塑性を調節できるのであれば、応用範囲は無数にあると思われる。
断続的な刺激は、神経可塑性の増加が患者を助ける可能性がある状況（治療中など）に役立つ可能性があります。 脳卒中リハビリテーション または、次のような症状を持つ人々の認知力を向上させようとする場合、 アルツハイマー病。
一方、継続的な刺激は、脳回路の形成を防止または逆転させるのに役立つ可能性があります。 原因 問題。 これは「不適応神経可塑性」と呼ばれ、特定の疾患と関連していると考えられています。 精神障害の種類 慢性の痛みもっと。
この技術は、健康上の問題を抱えていない人々の学習を改善できる可能性さえある。トレーニング前に数分間非侵襲的な超音波刺激を与えることで、新しいスキルをより早く習得できるようになる未来を想像してみてほしい。
「私たちは、脳疾患の治療に革命をもたらし、健康な人であっても認知機能を強化するこの画期的な技術の可能性に熱心に取り組んでいます」とPark氏は述べた。
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#科学者は音波を使って脳をハッキングする方法
2024-03-02 23:00:00
