Южнокорейские исследователи разработали контактные линзы, которые могут передавать слабые электрические сигналы через глаз к зонам мозга, связанным с настроением. По замыслу авторов, такая технология в будущем может стать новым способом лечения депрессии без таблеток, хирургического вмешательства и сложных процедур. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.
Авторы исследования обратили внимание на то, что сетчатка глаза по своему происхождению связана с тканями головного мозга. Зрительные сигналы проходят по нейронным путям, которые затрагивают в том числе области, участвующие в регуляции эмоций и настроения. Именно эту биологическую связь ученые решили использовать для доставки воздействия в мозг через глаз.
Работу возглавила группа из Сеула под руководством специалиста по материаловедению Чжан-Уна Пака из Университета Ёнсе. Исследователи исходили из того, что существующие способы лечения депрессии имеют заметные ограничения. Таблетки должны пройти через весь организм, имплантаты требуют операции, а внешняя стимуляция через кожу головы не всегда позволяет добиться нужной точности.
В основе новой разработки лежит метод временной интерференции. В линзу встроили 2 электрода, каждый из которых подает высокочастотный электрический сигнал. По отдельности такие сигналы сетчатка практически не воспринимает. Но в точке, где они пересекаются, возникает более медленный суммарный ритм, на который клетки уже способны реагировать. За счет этого удается направить воздействие глубже, к тем участкам, которые связаны с контролем настроения.
Чтобы линза оставалась мягкой, прозрачной и безопасной для глаза, ученые использовали сверхтонкие электроды из оксида галлия с платиновым покрытием. Сам корпус сделали из гибкого материала, похожего на тот, который применяют в обычных мягких контактных линзах. Такая конструкция пропускает свет, не мешает зрению и при этом сохраняет проводимость, пишет Planet Today.
Испытания провели на мышах. Ученые разделили животных на 4 группы. Первая осталась здоровой и не получала никакого воздействия. У второй с помощью хронического стресса вызвали состояние, похожее на депрессивное, после чего ее не лечили. Третья группа получала терапию линзами по 30 минут 1 раз в день на протяжении 3 недель. Четвертой группе давали флуоксетин — действующее вещество одного из известных антидепрессантов.
После этого специалисты оценивали поведение животных, регистрировали электрическую активность мозга и изучали показатели крови и тканей. Особое внимание уделяли связи между гиппокампом и префронтальной корой — зонами, которые отвечают за память, эмоции и принятие решений. Считается, что при депрессии взаимодействие между ними нарушается.
У мышей с депрессивным состоянием, которые не получали лечения, это нарушение сохранялось. В группе, где применяли линзы, согласованность активности между 2 областями мозга восстанавливалась и приближалась к уровню здоровых животных. Похожее улучшение исследователи зафиксировали и у мышей, которым давали флуоксетин. По итоговым показателям действие линз оказалось сопоставимым с эффектом препарата.
Изменения затронули и биологические маркеры. У животных, переживавших стресс без лечения, был повышен уровень кортикостерона — аналога кортизола у грызунов. Через 3 недели после начала терапии этот показатель почти в 2 раза снизился. Одновременно вырос уровень серотонина, а также уменьшилось содержание воспалительных молекул в мозге, которые тоже связывают с депрессивным состоянием.
Затем ученые загрузили все данные, включая поведенческие результаты, записи мозговой активности и биохимические показатели, в модель машинного обучения. При анализе без указания вида лечения система отнесла мышей, получавших терапию линзами, к группе здоровых животных. Это позволило авторам сделать вывод, что воздействие оказалось заметным сразу по нескольким параметрам.
Исследователи отмечают, что до этой работы контактные линзы не рассматривались как средство для воздействия на мозг при депрессии. Теперь команда занимается созданием беспроводной версии устройства и собирается перейти к испытаниям на более крупных животных. Лишь после этого может идти речь о возможных клинических исследованиях с участием людей.
Авторы работы считают, что если подобный эффект подтвердится у человека, то в будущем может появиться новый вариант терапии депрессии. Такой подход потенциально позволит обходиться без ежедневного приема таблеток, регулярного посещения клиники или хирургической имплантации устройств.