Lidská sítnice není jen obrazovkou, na kterou se promítají obrazy okolního světa. Ve skutečnosti je přímým prodloužením mozku, napojená na nervové obvody, které se podílejí na regulaci nálady. Právě toto často přehlížené anatomické spojení inspirovalo skupinu jihokorejských vědců k neobvyklé cestě léčby deprese: kontaktní čočky, které vysílají mírné elektrické impulsy skrze oko.
Z povrchu oka do hlubin mozku
Tým vedený Jang-Ung Parkem, výzkumníkem z jihokorejské univerzity Yonsei, navrhl kontaktní čočky vybavené ultratenkými elektrodami složenými z vrstev oxidu galia a platiny. Tyto drobné struktury generují velmi nízké elektrické proudy, které samy o sobě nestačí k aktivaci neuronů. Klíč k zařízení spočívá v technice známé jako časová interference: dva slabé, neškodné proudy jsou vysílány současně a účinný signál vytvářejí pouze tehdy, když se protnou v určitém bodě na sítnici.
Autoři studie, publikované v časopise Cell Reports Physical Science, používají názornou analogii: představte si dvě baterky, jejichž tlumené světlo samostatně nevytváří jasnou skvrnu, ale ta vzniká právě v místě, kde se oba paprsky překrývají. Tento princip umožňuje přesně stimulovat hluboké oblasti zrakového systému, aniž by došlo k proniknutí do mozkové tkáně. Elektrody zůstávají pohodlně na povrchu oka, zatímco k vlastní aktivaci dochází ve vnitřních oblastech, kde zasahují obvody přímo zapojené do deprese.
Výsledky srovnatelné s Prozacem u myší
Aby vědci otestovali účinnost zařízení, pracovali s myšmi, kterým byly vyvolány příznaky deprese. Po dobu tří týdnů zvířata denně absolvovala 30minutové stimulační sezení. Výsledky byly pozoruhodné a zahrnovaly více ukazatelů: zlepšení chování, změny v neuronální aktivitě a modifikace biologických markerů spojených s depresí.
Výzkumníci zejména zjistili výrazný pokles hladiny kortikosteronu, hormonu úzce spojeného se stresovou reakcí, a také zvýšení koncentrace serotoninu, neurotransmiteru, který hraje ústřední roli v regulaci nálady. Pozorovali také částečné obnovení komunikace mezi hipokampem a prefrontální kůrou, dvěma oblastmi mozku, jejichž odpojení bývá spojováno s depresivními poruchami. Odborníci z týmu poznamenávají, že zlepšení bylo srovnatelné se zlepšením, kterého bylo dosaženo pomocí fluoxetinu, účinné látky známého antidepresiva Prozac.
Algoritmus, který seskupuje léčené myši se zdravými myšmi
Jedno z nejpozoruhodnějších zjištění nepřišlo přímo z biologické laboratoře, ale z počítačové analýzy. Model strojového učení, tj. algoritmus vycvičený k identifikaci vzorců ve velkých objemech dat, klasifikoval zvířata podle jejich chování, mozkové aktivity a biomarkerů. Systematicky zařadil myši léčené kontaktními čočkami do stejné skupiny jako zdravé exempláře a jasně je oddělil od depresivních zvířat, která léčbu nedostala.
Nový způsob uvažování o přístupu k mozku
Navzdory slibným údajům sami autoři upozorňují, že tato technologie je ve velmi raném stádiu. Než se dostane k lidským pacientům, bude zapotřebí provést studie bezpečnosti, důkladné klinické zkoušky a testování na složitějších zvířecích modelech. Zbývají také významné technické výzvy, jako je zajištění zcela bezdrátového fungování čoček nebo přizpůsobení stimulace individuálním zvláštnostem.
Přesto je změna paradigmatu již na stole. Až dosud se přístup k depresi ubíral známými cestami: léky působí na chemii mozku, elektrokonvulzivní terapie aplikuje přímo elektřinu a implantáty vyžadují chirurgický zákrok. Tento návrh otevírá jinou cestu, založenou na měkkých, přenosných, neinvazivních rozhraních, která využívají přirozených spojení mezi okem a mozkem. Výzkumníci z Yonsei navrhují spíše než nový nástroj zcela jiný způsob uvažování o přístupu k mozkovým obvodům.