Создана неинвазивная модуляция гемодинамических и метаболических состояний мозга ближним инфракрасным светом

Нарушения вазодвижения связаны с различными неврологическими состояниями, такими как атеросклероз, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и инсульт. Информация об этом размещена в журнале Medical Xpress.

Более глубокое понимание механизмов, лежащих в основе гемодинамической и метаболической активности мозга, может способствовать развитию методов нейромодуляции для улучшения когнитивной функции у людей с неврологическими расстройствами или без них. Это может открыть новые возможности для улучшения качества жизни и облегчения симптомов, связанных с такими состояниями.

Транскраниальная фотобиомодуляция (tPBM) представляет собой новую форму светотерапии, которая использует низкоинтенсивные лазеры или светодиоды, излучающие ближний инфракрасный свет, для стимуляции мозга и увеличения его активности. Этот перспективный подход в настоящее время исследуется как потенциальная терапия для различных неврологических состояний. Однако он все еще находится на ранних стадиях развития, и исследователи работают над оптимизацией факторов, таких как интенсивность света, длина волны и продолжительность лечения, чтобы достичь наилучших результатов.

Профессор Ханли Лю и ее коллеги из Техасского университета в Арлингтоне, США, исследовали конкретное влияние tPBM на гемодинамическую (относительный кровоток) и метаболическую активность префронтальной коры - области мозга, ответственной за когнитивные функции. В своем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Neurophotonics, они продвинулись дальше и показали, что tPBM действительно значительно модулирует гемодинамическую и метаболическую активность покоя префронтальной коры.

В рамках данного исследования, специалисты провели обследование 26 здоровых молодых людей во время сеансов tPBM, в которых участники подвергались пяти различным стимуляционным условиям. Каждый участник получал 8-минутную обработку светом с длинами волн 800 нм и 850 нм на правом виске (R800, R850), а также светом с длиной волны 800 нм на левом виске (L800). Также были проведены два контрольных плацебо-вмешательства на левом и правом виске для дополнительного анализа. Для защиты глаз участников во время процедуры использовались лазерные защитные очки.

Непосредственно перед и после 8-минутного сеанса tPBM на каждой стороне головы участника применялась 2-канальная широкополосная ближнеинфракрасная спектроскопия (2-bbNIRS). Эта методика позволяла исследователям захватывать и измерять эффекты лечения и изменения активности мозга до и после стимуляции на основе свойств поглощения и рассеяния света в тканях головного мозга. Затем полученные данные были преобразованы в сигналы, отражающие гемодинамическую и метаболическую активность в различных областях мозга.

Во время исследования были обнаружены заметные различия в реакции мозга на инфра-медленные колебания (ISO) - ритмические колебания в кровеносных сосудах, которые не зависят от сердечного ритма - после проведения лечения tPBM. ISO колебания подразделяются на эндогенные (E), миогенные (M) и нейрогенные (N) компоненты, которые соответствуют различным слоям сосудистых стенок и нервным элементам.

Обычно вазодвижения в разных областях мозга, таких как лобовая область с обеих сторон, синхронизируются благодаря общему сердечному ритму. Однако исследователи обнаружили, что все три условия tPBM привели к снижению синхронизации между двусторонним метаболизмом в диапазоне N и двусторонней гемодинамической активностью в диапазоне M ISO. В то же время, обработка R800 значительно увеличила синхронизацию в диапазоне E между двусторонней гемодинамической и метаболической активностью.

Это исследование показывает, что транскраниальная фотобиомодуляция (tPBM) может оказывать влияние на гемодинамическую и метаболическую активность мозга, особенно в префронтальной коре. Отмечается, что различные условия стимуляции tPBM вызывают различные эффекты на гемодинамику и метаболизм в мозге, и эти эффекты зависят от длины волны света и места применения стимуляции.

Эти результаты могут иметь потенциальные клинические применения в области неврологии. Понимание влияния tPBM на гемодинамическую и метаболическую активность мозга может быть полезным для разработки новых методов лечения неврологических расстройств. Однако следует отметить, что исследование было проведено на здоровых молодых людях, и дальнейшие исследования на большем количестве пациентов с различными неврологическими состояниями могут дать более точные результаты и помочь определить потенциальные терапевтические применения tPBM.

Хотя необходимы дальнейшие исследования для поддержки применения tPBM при лечении неврологических заболеваний, эти результаты являются ключевыми научными доказательствами того, что tPBM обладает терапевтическим потенциалом для модуляции мозга через лоб и метаболически-гемической связи со стороны стимуляции.