O Ultra-som pode modular a actividade de cérebro para aumentar a percepção sensorial nos seres humanos

Published on January 13, 2014 at 2:01 PM · No Comments

As Baleias, os bastões, e mesmo rezar mantises usam o ultra-som como um sistema de orientação sensorial - e um estudo novo tem encontrado agora que o ultra-som pode modular a actividade de cérebro para aumentar a percepção sensorial nos seres humanos.

Os cientistas do Instituto de Investigação de Carilion da Tecnologia de Virgínia demonstraram que o ultra-som dirigido a uma região específica do cérebro pode impulsionar o desempenho na discriminação sensorial. O estudo, publicado o 12 de janeiro em linha na Neurociência da Natureza, fornece a primeira demonstração que a baixo-intensidade, ultra-som transcranial-focalizado pode modular a actividade de cérebro humano para aumentar a percepção.

O “Ultra-som tem o grande potencial para trazer definição inaudita à tendência crescente de traçar a conectividade de cérebro humano,” disse William “Jamie” Tyler, um professor adjunto no Instituto de Investigação de Carilion da Tecnologia de Virgínia, que conduziu o estudo. “Assim nós decidimos olhar os efeitos do ultra-som na região do cérebro responsável para processar entradas sensoriais táteis.”

Os cientistas entregaram o ultra-som focalizado a uma área do córtice cerebral que processa a informação sensorial recebida da mão. Para estimular o nervo mediano - um nervo principal que fosse executado abaixo do braço e do único que passa através do túnel do carpal - colocaram um eléctrodo pequeno no pulso de voluntários humanos e gravaram suas respostas do cérebro usando a electroencefalografia, ou EEG. Então, imediatamente antes de estimular o nervo, começaram a entregar o ultra-som à região visada do cérebro.

Os cientistas encontraram que o ultra-som diminuiu o sinal do EEG e enfraqueceram as ondas de cérebro responsáveis para codificar a estimulação tátil.

Os cientistas administraram então dois testes neurológicos clássicos: o teste da discriminação do dois-ponto, que mede a capacidade de um assunto para distinguir se dois objetos próximos que tocam na pele são verdadeiramente dois pontos distintos, um pouco do que um; e a tarefa da discriminação da freqüência, um teste que meça a sensibilidade à freqüência de uma corrente de sopros do ar.

O Que os cientistas encontraram era inesperado.

Os assuntos que recebem o ultra-som mostraram que as melhorias significativas em sua capacidade para distinguir os pinos em umas distâncias mais próximas e para discriminar diferenças pequenas da freqüência entre o ar sucessivo sopram.

“Nossas observações surpreenderam-nos,” disse Tyler. “Mesmo que as ondas de cérebro associadas com a estimulação tátil se tinham enfraquecido, os povos obtidos realmente melhores em detectar diferenças nas sensações.”

Por Que a supressão de respostas do cérebro à estimulação sensorial aumentaria a percepção? Tyler especula que o ultra-som afectou um balanço neurológico importante.

“Parece paradoxal, mas nós suspeitamos que a forma de onda que particular do ultra-som nós nos usamos no estudo altera o balanço da inibição synaptic e excitação entre os neurônios vizinhos dentro do córtice cerebral,” Tyler disse. “Nós acreditamos que o ultra-som focalizado mudou o balanço de excitação em curso e da inibição que processam estímulos sensoriais na região do cérebro visada e que esta SHIFT impediu a propagação espacial da excitação em resposta aos estímulos tendo por resultado uma melhoria funcional na percepção.”

Para compreender como bom poderiam localizar o efeito, a equipa de investigação moveu o feixe acústico um centímetro em um ou outro sentido do local original da estimulação do cérebro - e o efeito desapareceu.

“Esse meios nós podemos usar o ultra-som para visar uma área do cérebro tão pequeno quanto o tamanho de um M&M,” Tyler disse. “Isto que encontra representa uma maneira nova não invasora de modular a actividade de cérebro humano com uma definição espacial melhor do que qualquer coisa actualmente disponível.”

Baseado nos resultados do estudo actual e de um mais adiantado, os pesquisadores concluíram que o ultra-som tem uma definição espacial maior do que outras duas tecnologias não invasoras principais da estimulação do cérebro - a estimulação magnética transcranial, que usa ímãs para activar o cérebro, e a estimulação de corrente contínua transcranial, que usa as correntes elétricas fracas entregadas directamente ao cérebro através dos eléctrodos colocados na cabeça.

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