El ultrasonido pulsado transcraneal (TPU) utiliza ultrasonidos de baja intensidad y baja frecuencia (LILFU) para estimular el cerebro. En 2002, el Dr. Alexander Bystritsky propuso por primera vez la idea de que esta metodología contenía beneficios terapéuticos. [1] A principios de 2008, el Dr. William Tyler y su equipo de investigación de la Universidad Estatal de Arizona comenzaron una investigación y desarrollo de esta neuromodulación alternativa sin los efectos nocivos y los riesgos de la cirugía invasiva. Descubrieron que este ultrasonido de baja potencia es capaz de estimular una alta actividad neuronal que permite la manipulación de las ondas cerebrales a través de una fuente externa. A diferencia de la estimulación cerebral profunda o la estimulación del nervio vago , que utilizan implantes e impulsos eléctricos, el TPU es un procedimiento no invasivo y enfocado que no requiere la implantación de electrodos que podrían dañar el tejido nervioso. Su uso es aplicable en varios campos, incluidos, entre otros, la ciencia médica y militar. Aunque esta tecnología tiene un gran potencial para introducir alternativas nuevas y beneficiosas a la manipulación cerebral convencional, es una ciencia relativamente joven y tiene ciertas obstrucciones para su pleno desarrollo, como la falta de comprensión y control completos de todas las medidas de seguridad. [2]
La mayor parte de la investigación realizada en 2010 giraba en torno a proyectos para utilizar la TPU como método de tratamiento de trastornos neuronales y de mejora de la función cognitiva. Sin embargo, en 2012, el Dr. Tyler también comenzó a investigar el potencial de la ecografía para detener las convulsiones. [3] El Dr. Tyler y su equipo siguen mejorando sus conocimientos sobre la terapia de estimulación cerebral y esperan proporcionar una base sólida para la implementación de dichos métodos. [4]
Los científicos siguen probando en una variedad de mamíferos, como humanos, monos [5] y ratones, los efectos positivos que tiene en el tratamiento de la epilepsia, la enfermedad de Parkinson, el dolor crónico, el coma, la distonía, la psicosis y la depresión la aplicación de TPU de baja intensidad y seguro. Dado que el potencial de esta tecnología abarca una amplia variedad de beneficios, se espera que la investigación continua sobre su seguridad y eficacia acelere su integración en la práctica médica estándar. [2]
La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ( DARPA ) está realizando investigaciones para desarrollar un casco que podría controlar el estrés mental de los soldados mediante el uso de TPU. Podría tener el potencial de moderar los niveles de estrés y ansiedad de un soldado. [6] Las ondas sonoras apuntarían a áreas específicas del cerebro para estimular la actividad en regiones de solo unos pocos milímetros cúbicos de tamaño. Esto les permitiría apuntar a áreas muy específicas del cerebro con gran precisión y sin infligir daño a su entorno. Actualmente se está trabajando en un prototipo de este dispositivo para mejorar la capacidad y el potencial de los soldados. [7]
La ecografía convencional utilizada para el análisis anatómico suele utilizar una frecuencia de onda de unos 20 MHz para penetrar el tejido corporal y producir imágenes. En comparación, la baja frecuencia de la TPU tiene una exposición subtérmica de unos 5,7 MHz. Al reducir significativamente la frecuencia de onda, se puede manipular el tejido excitable sin sobreexposición ni daño detectable. Los científicos han descubierto que se ha demostrado que centrarse en regiones cerebrales específicas en animales altera su comportamiento, las propiedades eléctricas de sus células ( electrofisiología ) y su plasticidad sináptica , que es esencialmente la capacidad de la neurona para funcionar. [1]
Por ejemplo, se ha demostrado que cuando se enfoca en la corteza motora de ratones, el TPU induce movimientos de las patas sin cambiar la estructura o la función de esa área del cerebro. Esto prueba que este método es capaz de controlar la actividad cerebral a un alto nivel cognitivo. Está claro que las ondas más cortas son capaces de activar la actividad neuronal mientras que las ondas más largas la inhiben. Sin embargo, el mecanismo responsable de esta reacción aún está por descubrir. Una hipótesis reciente es que la manipulación mecánica de membranas sensibles al estiramiento en realidad estimula ciertos canales iónicos dependientes del voltaje, como el sodio o el calcio, modulando así la actividad neuronal. [1]
Se han utilizado ensayos clínicos para determinar los posibles efectos nocivos. Aunque ningún sujeto ha presentado anomalías neurológicas a largo plazo como resultado de estas pruebas, se trata de un procedimiento relativamente nuevo y no se ha estudiado lo suficiente como para predecir los efectos secundarios a largo plazo. Aunque es una alternativa más segura que la cirugía porque no es invasiva, la ecografía siempre tiene el potencial de desorganizar involuntariamente las neuronas de forma dañina y causar hemorragias menores después de una exposición prolongada. [8]
A diferencia del ultrasonido de alta frecuencia, LILFU tiene los siguientes beneficios: menor absorción en el tejido, mayor profundidad de penetración física en el tejido, desviaciones de partículas más fuertes, penetración acústica significativamente mejor y potencia en el hueso, mayor influencia en los efectos cinéticos, resultados de efectos inmediatos/a corto plazo, efectos más prolongados/persistentes después del procedimiento y un mayor grado de seguridad para el paciente. [9]
Se han aportado pruebas del potencial de la neuromodulación por ultrasonidos para tratar el dolor crónico y otras afecciones similares. Después de que 31 pacientes con dolor crónico se sometieran a una estimulación por ultrasonidos transcraneales no focalizados de 8 MHz dirigida a la corteza frontal posterior en un estudio doble ciego controlado con placebo, informaron que se sentían de mejor humor entre 10 y 40 minutos después de haber recibido el tratamiento. Debido a las limitaciones de tiempo, estas pruebas no son necesariamente lo suficientemente exhaustivas como para proporcionar pruebas concluyentes con respecto al efecto del tratamiento sobre el bienestar mental general. [10]