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Nova técnica de estimulação cerebral mostra-se promissora no tratamento de distúrbios cerebrais

Técnica revolucionária de estimulação cerebral mostra-se promissora no tratamento de distúrbios cerebrais

Esta figura resume os resultados após a estimulação por ultrassom. A estimulação ultrassonográfica com padrão semelhante a ondas cerebrais de baixa intensidade estimula sequencialmente o TRPA1 nos astrócitos, levando à secreção de neurotransmissores dependente de BEST1. Isto, por sua vez, estimula neurônios adjacentes, induzindo plasticidade neural nos neurônios. Este processo descreve brevemente como as mudanças nas funções cognitivas associadas à memória e aprendizagem dependentes de padrões, bem como as mudanças nos aspectos comportamentais, se tornam evidentes. Crédito: Instituto de Ciências Básicas

A adaptabilidade do cérebro humano a mudanças internas e externas, conhecida como plasticidade neural, constitui a base para a compreensão de funções cognitivas como memória e aprendizagem, bem como vários distúrbios neurológicos.

Uma nova pesquisa conduzida por uma equipe liderada pelo Dr. Park Joo Min, do Centro de Cognição e Socialidade do Instituto de Ciências Básicas (IBS), revela uma nova técnica que pode transformar o cenário do tratamento para distúrbios cerebrais. A obra foi publicada em Avanços da Ciência.

A equipe desenvolveu um método de estimulação cerebral não invasivo chamado Ultrassom Padronizado de Baixa Intensidade e Baixa Frequência (LILFUS), que possui um enorme potencial para induzir mudanças duradouras na função cerebral.

Tradicionalmente, métodos de estimulação cerebral magnética e elétrica têm sido usados ​​para modular a função cerebral. No entanto, estes métodos apresentam limitações inerentes que restringem a sua resolução espacial e profundidade de penetração, tornando um desafio estimular com precisão regiões específicas do cérebro com eficácia ideal.

Métodos mais invasivos, como aqueles que requerem procedimentos cirúrgicos, apresentam controle superior e efeitos terapêuticos para estimulação cerebral profunda específica, mas apresentam riscos como danos aos tecidos, inflamação e infecção. Estas limitações alimentaram a busca por abordagens alternativas que possam superar essas restrições e fornecer uma modulação mais eficiente e precisa da função cerebral.

No último estudo divulgado pelo IBS, os pesquisadores usaram o ultrassom para permitir a estimulação precisa de áreas específicas do cérebro. Ao contrário das ondas eletromagnéticas, o ultrassom tem a vantagem de poder penetrar profundamente nos tecidos cerebrais.

Os pesquisadores descobriram que a estimulação ultrassônica pode modular a plasticidade neural – a capacidade do cérebro de se reconectar – por meio da ativação de vias moleculares importantes. Especificamente, o estudo identificou o efeito do ultrassom nos canais de cálcio mecanossensíveis nos astrócitos, que controlam a capacidade das células de absorver cálcio e liberar neurotransmissores.

Técnica revolucionária de estimulação cerebral mostra-se promissora no tratamento de distúrbios cerebrais

Neste experimento, foram utilizados protocolos de ultrassom compreendendo dois padrões de estimulação distintos, combinando ultrassom de baixa intensidade e baixa frequência (LILF) de 30 Hz e 5 Hz. O primeiro padrão, conhecido como TBUS intermitente, apresentava estimulação intermitente com 2 segundos de estimulação seguidos de 8 segundos de descanso. O segundo padrão, denominado TBUS contínuo, envolveu 40 segundos de estimulação ininterrupta. Ao longo da estimulação, as ondas cerebrais foram monitoradas através da análise do acoplamento fase-amplitude entre as ondas teta e gama, que são dois tipos principais de ondas cerebrais. O gráfico a seguir ilustra essas mudanças observadas. Crédito: Instituto de Ciências Básicas

O LILFUS foi projetado com base em parâmetros específicos de ultrassom que imitam os padrões de ondas cerebrais das oscilações teta (5 Hz) e gama (30 Hz) observadas durante os processos de aprendizagem e memória. A nova ferramenta permitiu que os pesquisadores ativassem ou desativassem regiões específicas do cérebro à vontade – descobriu-se que a aplicação intermitente do ultrassom induzia efeitos de potenciação de longo prazo, enquanto padrões contínuos resultavam em efeitos de depressão de longo prazo.

Um dos aspectos mais promissores desta nova tecnologia é a sua capacidade de facilitar a aquisição de novas habilidades motoras. Quando os pesquisadores aplicaram estimulação ultrassônica ao córtex motor cerebral em camundongos, observaram melhorias significativas no aprendizado de habilidades motoras e na capacidade de recuperar alimentos.

Curiosamente, os pesquisadores conseguiram até mudar a preferência dos membros anteriores dos ratos. Isto sugere aplicações potenciais em terapias de reabilitação para sobreviventes de AVC e indivíduos com deficiências motoras.

As implicações desta pesquisa vão muito além da função motora. Pode ser usado para tratar doenças como a depressão, onde a excitabilidade e a plasticidade cerebrais alteradas são características proeminentes. Com uma exploração mais aprofundada, o LILFUS poderá ser adaptado para vários protocolos de estimulação cerebral, oferecendo esperança para várias condições que vão desde deficiências sensoriais a distúrbios cognitivos.

Dr. Park disse: “Este estudo não apenas desenvolveu uma nova e segura tecnologia de regulação neural com efeitos duradouros, mas também descobriu as mudanças no mecanismo molecular envolvidas na regulação neural por ultrassom com padrão de ondas cerebrais”.

Ele acrescentou: “Planejamos continuar estudos de acompanhamento para aplicar esta tecnologia no tratamento de distúrbios cerebrais relacionados à excitação e inibição anormais do cérebro e para o aprimoramento das funções cognitivas”.

Mais Informações:
Ho-Jeong Kim et al, Formas de plasticidade duradouras através do arrastamento de ondas cerebrais induzida por ultrassom padronizado, Avanços da Ciência (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3198. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3198

Fornecido pelo Instituto de Ciências Básicas

Citação: Nova técnica de estimulação cerebral mostra-se promissora no tratamento de distúrbios cerebrais (2024, 23 de fevereiro) recuperada em 23 de fevereiro de 2024 em https://medicalxpress.com/news/2024-02-brain-technique-disorders.html

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