Tišina koja mijenja um: ultrazvučni skalpel za ljudsku motivaciju

Povijest neuroznanosti ponekad izgleda kao katalog pokušaja da se ljudski mozak, najkompleksniji instrument u poznatom svemiru, istražuje i popravlja metodama koje su često bile grublje od samog kvara: od lobotomija koje su brutalno prepravljale osobnost, preko farmakologije koja kemijskim tsunamijem preplavljuje cijeli mozak ne bi li naciljala jednu jedinu metu, pa sve do duboke moždane stimulacije (DBS) koja nudi preciznost, ali cijenu mjeri otvorenim lubanjama i i implantiranim elektrodama — cilj ostaje isti: utišati neuralnu buku ili ojačati signal koji nedostaje.

U toj dugoj povijesti postoji trajna ironija: što je problem finiji, terapija je obično grublja. DBS je najbolji primjer: da bi se regulirala aktivnost neurona na području veličine zrna graška, mora se probiti nekoliko centimetara tkiva i ugraditi hardver unutar najkrhkijeg organa. To je, inženjerski gledano, usporedivo s pokušajem da se udarcem teškog čekića podešava objektiv teleskopa koji hvata svjetlo iz udaljene galaksije – postupak koji zahtijeva delikatnost, a izvodi se alatom koji delikatnost ne poznaje: nije nemoguće, ali su rizici oštećenja vrlo visoki.

Zato je potraga za neinvazivnom neuroznanstvenom metodom uvijek bila nešto poput Svetog Grala – način da se dopre do središta uma bez rezanja, bez kemije, bez krvi.

U tom kontekstu nedavna studija objavljena u časopisu „Nature Communications“, rad tima sa Sveučilišta u Plymouthu predvođenog Elsom Fouragnan, djeluje kao tiha prekretnica: umjesto elektroda i skalpela, korišten je ultrazvuk; umjesto operacijske dvorane – laboratorij; umjesto rezanja, instrument su bili visokofrekventni valovi – dovoljno disciplinirani da prodru do jedne od najdubljih i najvažnijih struktura ljudskog mozga: nucleus accumbensa.

Arhitektura žudnje

Nucleus accumbens (NAcc) pripada skupini struktura koje se rijetko spominju u popularnoj neuroznanosti, ali bez njih bi motivacija bila tek apstraktan pojam. To je mjesto gdje dopamin dobiva funkciju: pretvara očekivanje nagrade u akciju. U zdravoj dinamici održava glad, želju, inicijativu i zadovoljstvo. Kad sustav zakaže, javljaju se dva polarno suprotna stanja: s jedne strane stoji anhedonija u sklopu depresije u kojoj je nagrada izgubila motivacijski smisao, a s druge strane je ropstvo ovisnosti u kojem je nagrada jedina stvar koja postoji.

NAcc je usporediv s regulatornim ventilom motivacijskog sustava. U invazivnim terapijama moguće je precizno modulirati taj ventil – donedavno se to provodilo izravnim kontaktom i stimulacijom, putem elektrode, najčešće trajno implantirane duboko u mozak, jer površinske metode (poput TMS,transkranijalne magnetske stimulacije) jednostavno ne dopiru dovoljno duboko: magnetsko polje se rasprši u kori velikog mozga, kao što se svjetlost dispergira na površini vode.

Ultrazvuk se ponaša drugačije. Transkranijalna ultrazvučna stimulacija (TUS) koristi uski snop valova niskog intenziteta koji prolazi kroz kost, mijenja mehaniku staničnih membrana i modulira pobuđivanje neurona u nekoliko milimetara širokoj žarišnoj točki. Bez topline, bez rezova, bez implantata.

Nije riječ o nekoj metaforičkoj „čaroliji zvuka“ – nego o dobro odmjerenom, fizikalno utemeljenom fenomenu. Valovi se fokusiraju slično kao svjetlost kroz leću, s tom razlikom što ovdje rezultat nije fokusirana energija svjetla kojom se može izvršiti fizička promjena – npr. spaljivati biološke strukture, nego funkcionalna modulacija – u ovom slučaju promjena ekscitabilnosti neurona.

Eksperiment u Plymouthu

U studiji su sudjelovala dvadeset i četiri zdrava dobrovoljca. Stimulacija je trajala šezdeset sekundi. Ništa duže; naizgled, ništa spektakularno. Nakon toga sudionici su rješavali zadatak koji zahtijeva učenje iz povratne informacije – detektiranje opcije s najvišom šansom za nagradu.

I tada se dogodila prva iznenađujuća stvar: ultrazvuk nije učinio sudionike „bržima“, niti općenito boljima u zadatku. Promjena je bila specifična: pojačano je učenje iz nagrade, a da istovremeno, nije bilo promjene u učenju iz kazne. Sudionici su brže prepoznavali akciju koja donosi pozitivan ishod, brže je ponavljali i pokazivali izraženiji obrazac „pobjeda-ostanak“. Kao da je signal nagrade postao glasniji od kaznenih impulsa.

Ovo selektivno pojačavanje iznimno je važan podatak, jer implicira da je stimulacija pogodila točno one neuralne skupine u NAcc koje su zadužene za dopaminsku valorizaciju uspjeha. Da se pogodilo šire područje, očekivao bi se i učinak na kaznu. No – nije ga bilo. To je preciznost kakvu se inače očekuje kod mikroskopski preciznog neurokirurškog zahvata na otvorenom mozgu, vrlo neuobičajena za jednu neinvazivnu, izvanjsku metodu.

Još je zanimljivije da sudionici pritom nisu osjetili ništa. Nema subjektivne promjene raspoloženja (zadovoljstva, nezadovoljstva, straha, strepnje, depresije, euforije…), nema osjećaja topline, nema pritiska; ništa nalik osjećaju kada se primjenjuje TMS (magnetna stimulacija), koja se često opisuje kao osjet „tapkanja po glavi“. TUS je u potpunosti tih i nezamjetan – i možda je upravo ta tišina jedan od razloga zašto predstavlja tako neuobičajeno obećavajuću tehnologiju.

Skepsa koja je ovdje nužna

Za svaku tehnologiju koja može modulirati motivaciju, opažanje ili kognitivne obrasce, početni entuzijazam zbog dobrih rezultata istraživanja mora nužno koegzistirati s dozom opreza – ne zbog straha od nekog distopijskog scenarija iz domene znanstvene fantastike, nego zbog realnosti neurološke prakse: povijest je puna metoda koje su započele kao elegantne ideje, a završile kao disfunkcionalni eksperimenti na ljudskoj psiho-biologiji.

U ovom slučaju oprez se javlja u nekoliko slojeva. Prvo, studija je bila relativno mala. Drugo, postignuti učinak je bio kratak. Treće, eventualne dugoročne posljedice ponavljane ultrazvučne stimulacije još uvijek nisu poznate (niti je poznato ima li ih uopće). Četvrto, anatomija lubanje varira, što znači da će postizanje preciznost u stvarnoj populaciji biti daleko zahtjevnije nego u laboratoriju.

No možda je najvažnije što se ovdje otvara pitanje koje nije toliko tehničke koliko filozofske naravi: što sa sobom nosi tehnologija koja može, makar privremeno, mijenjati parametre ljudske motivacije? Jer jednom kad se mehanizam žudnje učini dostupnim za podešavanje, mora se jasno odrediti gdje prestaje terapija, a gdje počinje programiranje.

Terapijski horizont koji se nazire

Ono što ovu metodu čini fascinantnom jest njezin potencijal da popuni prazninu između psihofarmakologije i invazivne stimulacije. Lijekovi su često nespecifični i posjeduju neugodno dugačak popis nuspojava. Invazivne elektrode jesu precizne, ali zahtijevaju zadiranje u tjelesni integritet – neurokirurški zahvat kojem se pristupa kao posljednjoj opciji.

Ultrazvuk nudi treći put: duboku i vrlo preciznu modulaciju bez kemije i bez operacije. Posebno je intrigantan potencijal njegova primjene kod liječenja ovisnosti: ovisničko ponašanje je, na razini moždanih centara i sinapsi, svojevrsna “otmica” našeg neuralnog sustava nagrađivanja. Ali ako se taj sustav može neinvazivno rekalibrirati, pa makar i privremeno, mogao bi se otvoriti terapijski prozor koji je trenutačno za mnoge pacijente zatvoren.

Isto vrijedi i za depresiju, osobito one oblike u kojima je anhedonija toliko dominantna da pacijent više nema motivaciju ni započeti liječenje. Kratak, reverzibilan poticaj za NAcc mogao bi vratiti dovoljan minimum inicijative da se terapijski proces liječenja depresije uopće pokrene.

Ono što daje dodatnu nadu jest činjenica da se TUS može ponavljati, titrirati i individualno kalibrirati – a da pritom ne ostavlja trajne promjene u tkivu.

Zvuk budućnosti

Iako djeluje kao tehnologija iz neke buduće medicinske fikcije, TUS u svojoj suštini nije spektakularan. To je tiha, mehanička fizika – precizna, fokusirana i disciplinirana. Nema implantata, nema trajnih modifikacija, nema farmakokinetike. Učinak je trenutan, prolazan i koliko je zasad poznato – siguran.

I možda je upravo u tome ključna elegancija ove metode. Budućnost neurotehnologije možda neće izgledati kao scene izcyberpunkfilmova i RPG-a – sa žicama, portovima i polukibernetičkim čipovima – nego kao sasvim obična sonda koja se prisloni uz sljepoočnicu, bez čujnog zvuka i bez svjetla; nevidljivi ultrazvučni valovi prolaze kroz kost i potiču neuralne krugove koji određuju kada se nešto želi, kada se nešto traži i kada se nešto ponavlja.

U takvom svijetu modulacija ljudske motivacije ne bi bila čin nasilja nad mozgom, nego kratkotrajno uravnoteživanje disfunkcionalnih petlji – intervencija koja ne kolonizira tkivo i ne ostavlja trag, ali stvara prostor za oporavak.Ako buduća istraživanja potvrde učinkovitost i sigurnost TUS, to bi mogao biti početak ere u kojoj se duboki poremećaji nagrađivanja i motivacije tretiraju ne više skalpelom ili kemijom, nego nečujnim valovima koji dopiru dublje od ijedne elektrode. Ako se pak ne potvrde, ostat će trag jednog zanimljivog pokušaja da se duboki centri mozga dosegnu bez ozljeđivanja ostalih neuralnih struktura unutar lubanje.

U svakom slučaju, ultrazvuk je granicu između znanstvene fantastike i medicinske prakse upravo učinio poroznijom nego ikada prije.

^{Igor „Doc“ Bereckije pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstovau tiskanom i online-izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih i old-schoolgrafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.}