Низкоинтенсивное транскраниальное сфокусированное ультразвуковое воздействие подавляет боль, модулируя мозговые цепи её обработки

Сохраняется острая потребность в разработке немедикаментозных методов лечения хронической боли из-за серьёзных побочных эффектов опиоидов. Низкоинтенсивное транскраниальное сфокусированное ультразвуковое воздействие (tFUS) — перспективная неинвазивная технология нейромодуляции, обеспечивающая высокую пространственную специфичность и проникновение в глубокие отделы мозга. Мы разработали ультразвуковой преобразователь на 128 элементов с узкой зоной фокусировки, позволяющий с помощью динамического управления фокусом воздействовать на небольшие головные мозги мышей. В экспериментах in vivo на моделях у мышей показано, что стимуляция tFUS мозговых цепей, участвующих в обработке боли, значительно изменяет поведение, связанное с болью. Однократная стимуляция первичной соматосенсорной коры (S1) существенно снижала чувствительность к тепловому болевому стимулу у мышей дикого типа и изменяла выраженность тепловой и механической гипералгезии в гуманизированной модели хронической боли при серповидноклеточной болезни. Кроме того, воздействие на более глубокие корковые структуры, например островковую кору, а также многократная стимуляция S1 и островковой коры обеспечивали стойкое изменение поведения, связанного с гиперчувствительностью к теплу. Электроэнцефалографический анализ электрических ритмов мозга выявил значимые изменения нейрональных сигналов, связанных с гиперчувствительностью к болезненному теплу и хронической гипералгезией, после лечения сфокусированным ультразвуком. Эффективность метода подтверждали в контрольных экспериментах, при подборе параметров ультразвукового воздействия, изменении интервалов между экспериментами, а также при изучении влияния возраста, пола и генотипа в модели бодрствующих животных с фиксацией головы. Важно, что tFUS оказался безопасным: нарушений двигательной функции и патологических изменений в мозге не выявлено. Таким образом, полученные экспериментальные данные служат подтверждением принципиальной работоспособности метода и демонстрируют клинический потенциал новой технологии нейромодуляции сфокусированным ультразвуком для лечения боли следующего поколения без побочных эффектов.