Прорив у медицині: вчені навчилися "вимикати" депресію через око

Дослідники в Сеулі (Південна Корея) створили унікальні контактні лінзи, здатні лікувати депресію за допомогою мікросигналів через сітківку ока. Нова технологія успішно пройшла випробування та показала ефективність на рівні відомих антидепресантів.

Про це повідомляє earth.com.

Контактні лінзи можуть стати новим способом лікування депресії

Для ефективного лікування депресії необхідно впливати безпосередньо на мозок, однак він надійно захищений природними бар’єрами організму. Таблетки поширюються через кровообіг протягом кількох днів, імпланти потребують операції, а магнітна стимуляція не завжди забезпечує достатню точність. Кожен із цих підходів має свої обмеження.

Науковці із Сеула запропонували альтернативне рішення, яке дозволяє оминути більшість труднощів. Його реалізують через око. Раніше контактні лінзи ніколи не застосовували для терапії розладів мозку.

Очі як шлях до мозку

Сітківка ока формується з мозкової тканини ще на етапі розвитку організму. Сигнали, які вона передає, проходять нервовими шляхами через зони мозку, пов’язані з регуляцією настрою. Чан-Унг Пак, матеріалознавець з університету Йонсей у Сеулі, вирішив використати цей прямий біологічний зв’язок для впливу на мозок.

Сучасні методи лікування депресії — від медикаментів до електросудомної терапії та мозкових імплантів — працюють із тими самими нейронними мережами. Проте для цього потрібні складні та інвазивні процедури.

Дослідники вирішили з’ясувати, чи здатна м’яка контактна лінза, розміщена на рогівці, передавати необхідні сигнали через око, а не через череп або шкіру голови.

Як працює технологія?

В основі розробки лежить метод часової інтерференції. У конструкцію лінзи інтегрували два електроди, кожен із яких генерує високочастотний електричний сигнал, на який сітківка окремо не реагує. Однак у точці перетину цих сигналів виникає повільніший комбінований ритм, який уже сприймають клітини. Завдяки цьому створюється ефект дистанційної стимуляції.

Водночас поверхня ока не зазнає помітного впливу, тоді як активність виникає глибше — у місці перетину двох променів. Саме цю ділянку можна спрямовувати до зон мозку, відповідальних за настрій.

У попередніх експериментах із цією технологією електроди розміщували на шкірі голови, а не на оці. Новий підхід дозволяє повністю оминути череп.

Як створили контактну лінзу?

Щоб контактна лінза залишалася м’якою та водночас прозорою, дослідники використали надтонкі електроди з оксиду галію з платиновим покриттям. Конструкція повністю пропускає світло, тому воно без перешкод доходить до задньої частини ока. Основа лінзи виготовлена з такого ж гнучкого матеріалу, як і звичайні м’які контактні лінзи.

У результаті вдалося створити майже непомітний провідний матеріал, який не подразнює поверхню ока. Саме це технічне рішення стало ключем до роботи всієї технології.

Деталі експерименту з терапією за допомогою контактних лінз

Науковці розділили мишей на чотири групи.

1. Перша залишалася здоровою та не отримувала жодного лікування — вона виконувала роль контрольної.

2. Другу групу піддали тривалому стресу для формування стану, подібного до депресії, після чого її не лікували.

3. Третя група проходила терапію за допомогою контактних лінз: процедури тривали по 30 хвилин щодня впродовж трьох тижнів.

4. Четверта група отримувала флуоксетин — діючу речовину препарату Prozac, який є одним із найвідоміших антидепресантів у світі.

Після цього вчені провели поведінкові тести, зафіксували мозкову активність мишей і проаналізували зміни хімічних показників у крові та тканинах до й після лікування.

Відновлення зв’язків у мозку

Відомо, що депресія порушує взаємодію між гіпокампом і префронтальною корою — зонами мозку, які відповідають за пам’ять, емоційний стан та ухвалення рішень. У мишей без лікування цей розрив був добре помітний у записах мозкової активності. Проте в тварин, які проходили терапію лінзами, взаємодія між цими ділянками відновилася. Активність обох зон знову стала синхронною й наблизилася до показників здорових мишей.

Позитивний ефект спостерігався і в групі, яка отримувала флуоксетин. Водночас терапія контактними лінзами показала не гірші результати.

Як змінилася хімія організму?

Під впливом лікування змінилися й біологічні показники. У мишей, які перебували у стресі та не отримували терапії, фіксували високий рівень кортикостерону — аналога людського кортизолу у гризунів. Після тритижневого лікування цей показник знизився майже вдвічі.

Водночас майже на стільки ж зріс рівень серотоніну — нейромедіатора, на який спрямована дія більшості антидепресантів. Крім того, у мозку стало менше запальних молекул, які також пов’язують із депресією.

Хоча зміни від двох типів лікування не були абсолютно однаковими, загальна тенденція збігалася: обидва підходи повертали біологічні показники ближче до нормального стану.

Що показало машинне навчання?

Щоб оцінити масштаб змін, дослідники використали модель машинного навчання. У систему завантажили всі дані експерименту — результати поведінкових тестів, записи мозкової активності та біологічні показники. Модель не мала інформації про те, яке лікування отримувала кожна група.

Коли алгоритм попросили розподілити тварин лише за схожістю показників, миші після терапії лінзами опинилися в одній групі зі здоровими. Водночас система чітко відокремила їх від мишей із нелікованою депресією. До цього моменту ніхто не демонстрував, що контактна лінза здатна впливати на весь комплекс симптомів депресії у тварин.

Таким чином пристрій, який зазвичай асоціюється лише з корекцією зору, зміг виконати функцію, для якої раніше були потрібні медикаменти або імпланти.

Які перспективи технології?

Наразі дослідники встановили, що м’яка контактна лінза, яку достатньо носити по 30 хвилин на день, може передавати через сітківку сигнали до ділянок мозку, відповідальних за настрій.

У мишей це впливало одночасно на поведінку, мозкову активність і біохімічні процеси, а ефективність виявилася співставною з одним із найпоширеніших антидепресантів.

Подальші перспективи залежатимуть від того, чи вдасться отримати аналогічний результат у людей. Якщо технологія підтвердить свою ефективність, у майбутньому може з’явитися метод лікування депресії без щоденного приймання таблеток, регулярних візитів до клініки чи операцій.

Зараз команда розробляє бездротову версію лінзи та готується до тестування безпеки на більших тваринах перед початком клінічних випробувань.

Для людей, яким не підходять антидепресанти або які не отримують від них ефекту, ця технологія потенційно може стати новою альтернативою лікування.

До слова, дослідники з’ясували, що штучний інтелект може допомогти лікарям виявляти ризик розвитку СДУГ у дітей задовго до появи явних симптомів. Проаналізувавши медичні карти понад 140 тис. дітей від народження, алгоритм навчився точно оцінювати ймовірність розладу (особливо у віці від п’яти років) незалежно від статі чи походження дитини.

Читати публікацію повністю →