Un team di Hong Kong riferisce di stimolazione cerebrale con ultrasuoni e nanostrutture nei topi

Un team di ricerca dell'Università Politecnica di Hong Kong ha combinato ultrasuoni a bassa intensità con nanostrutture cave di silice ingegnerizzate (minuscole particelle cave) per stimolare regioni cerebrali specifiche nei topi, secondo un rapporto di Phys.org. Lo studio, intitolato "Sono-mechanical nanostructures-enabled sustained precise ultrasound brain stimulation", è stato pubblicato su Nature Communications. Lei Sun, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Biomedica e Tecnologia dello Sport e direttore del Centro di ricerca per l'interfaccia cervello-computer non invasiva dell'università, ha guidato il team, ha riferito Phys.org.

La malattia di Parkinson è legata principalmente alla perdita graduale delle cellule nervose che producono dopamina (la dopamina è un messaggero chimico nel cervello) e colpisce i sistemi cerebrali che controllano il movimento, causando spesso tremore, rigidità, lentezza e problemi di equilibrio, secondo il rapporto. Il trattamento attuale si basa di solito su farmaci come la levodopa, che possono migliorare i sintomi, soprattutto nelle fasi iniziali, ma il cui beneficio può diventare meno costante nel tempo, ha affermato il rapporto. Per alcuni pazienti, la stimolazione cerebrale profonda (DBS) offre un'altra opzione, ma comporta un intervento chirurgico per collocare elettrodi in profondità nel cervello, secondo il rapporto.

Gli ultrasuoni transcranici convenzionali (somministrati attraverso il cranio) penetrano in profondità e possono essere erogati in modo non invasivo, ma la loro risoluzione spaziale è tipicamente limitata a scale millimetriche o centimetriche, rendendo difficile l'attivazione selettiva di piccoli gruppi di neuroni, ha riferito Phys.org. Approcci precedenti assistiti da nanoparticelle o nanobolle hanno migliorato la localizzazione, ma la loro instabilità nei tessuti viventi ne ha limitato l'utilità per applicazioni a lungo termine, secondo il rapporto. Le nanostrutture cave di silice usate dal team di Sun sono rimaste nel cervello dei topi per più di nove settimane, continuando a rispondere agli ultrasuoni, ha affermato il rapporto.

Tale persistenza ha consentito la stimolazione ripetuta di regioni cerebrali mirate, tra cui la corteccia motoria, lo striato, l'area tegmentale ventrale e il nucleo subtalamico, senza modificazioni genetiche e senza somministrazioni ripetute nel cervello, secondo il rapporto. La stimolazione con ultrasuoni del nucleo subtalamico mirato dalle nanostrutture ha aumentato la segnalazione della dopamina, il che, secondo il rapporto, suggeriva che l'approccio attivasse vie interessate nella malattia di Parkinson. I topi trattati hanno inoltre mostrato una migliore conservazione dei neuroni correlati alla dopamina, e benefici simili sono stati osservati in un secondo modello di Parkinson, secondo il rapporto.

Phys.org ha descritto la ricerca come una prova di concetto per una neuromodulazione cronica, localizzata e minimamente invasiva (modifica dell'attività delle cellule nervose) mediante ultrasuoni e nanostrutture cave di silice. Il rapporto ha affermato che il metodo potrebbe ottenere alcuni effetti simili alla DBS senza elettrodi impiantati. Ha anche affermato che il lavoro affronta una sfida centrale nella traslazione di tali approcci. I risultati riportati riguardavano i topi; il rapporto non descriveva test sugli esseri umani.