Прорыв в медицине: ученые научились "выключать" депрессию через глаз

Исследователи в Сеуле (Южная Корея) создали уникальные контактные линзы, способные лечить депрессию с помощью микросигналов через сетчатку глаза. Новая технология успешно прошла испытания и показала эффективность на уровне известных антидепрессантов.

Об этом сообщает earth.com.

Контактные линзы могут стать новым способом лечения депрессии

Для эффективного лечения депрессии необходимо воздействовать непосредственно на мозг, однако он надежно защищен естественными барьерами организма. Таблетки распространяются через кровообращение в течение нескольких дней, импланты требуют операции, а магнитная стимуляция не всегда обеспечивает достаточную точность. Каждый из этих подходов имеет свои ограничения.

Ученые из Сеула предложили альтернативное решение, которое позволяет обойти большинство трудностей. Его реализуют через глаз. Ранее контактные линзы никогда не применяли для терапии расстройств мозга.

Глаза как путь к мозгу

Сетчатка глаза формируется из мозговой ткани еще на этапе развития организма. Сигналы, которые она передает, проходят по нервным путям через зоны мозга, связанные с регуляцией настроения. Чан-Унг Пак, материаловед из университета Йонсей в Сеуле, решил использовать эту прямую биологическую связь для воздействия на мозг.

Современные методы лечения депрессии — от медикаментов до электросудорожной терапии и мозговых имплантов — работают с теми же нейронными сетями. Однако для этого нужны сложные и инвазивные процедуры.

Исследователи решили выяснить, способна ли мягкая контактная линза, размещенная на роговице, передавать необходимые сигналы через глаз, а не через череп или кожу головы.

Как работает технология?

В основе разработки лежит метод временной интерференции. В конструкцию линзы интегрировали два электрода, каждый из которых генерирует высокочастотный электрический сигнал, на который сетчатка отдельно не реагирует. Однако в точке пересечения этих сигналов возникает более медленный комбинированный ритм, который уже воспринимают клетки. Благодаря этому создается эффект дистанционной стимуляции.

При этом поверхность глаза не испытывает заметного влияния, тогда как активность возникает глубже — в месте пересечения двух лучей. Именно этот участок можно направлять к зонам мозга, ответственным за настроение.

В предыдущих экспериментах с этой технологией электроды размещали на коже головы, а не на глазу. Новый подход позволяет полностью обойти череп.

Как создали контактную линзу?

Чтобы контактная линза оставалась мягкой и одновременно прозрачной, исследователи использовали сверхтонкие электроды из оксида галлия с платиновым покрытием. Конструкция полностью пропускает свет, поэтому он беспрепятственно доходит до задней части глаза. Основа линзы изготовлена из такого же гибкого материала, как и обычные мягкие контактные линзы.

В результате удалось создать почти незаметный проводящий материал, который не раздражает поверхность глаза. Именно это техническое решение стало ключом к работе всей технологии.

Детали эксперимента с терапией с помощью контактных линз

Ученые разделили мышей на четыре группы.

1. Первая оставалась здоровой и не получала никакого лечения — она выполняла роль контрольной.

2. Вторую группу подвергли длительному стрессу для формирования состояния, подобного депрессии, после чего ее не лечили.

3. Третья группа проходила терапию с помощью контактных линз: процедуры длились по 30 минут ежедневно в течение трех недель.

4. Четвертая группа получала флуоксетин — действующее вещество препарата Prozac, который является одним из самых известных антидепрессантов в мире.

После этого ученые провели поведенческие тесты, зафиксировали мозговую активность мышей и проанализировали изменения химических показателей в крови и тканях до и после лечения.

Восстановление связей в мозгу

Известно, что депрессия нарушает взаимодействие между гиппокампом и префронтальной корой — зонами мозга, которые отвечают за память, эмоциональное состояние и принятие решений. У мышей без лечения этот разрыв был хорошо заметен в записях мозговой активности. Однако у животных, которые проходили терапию линзами, взаимодействие между этими участками восстановилось. Активность обеих зон снова стала синхронной и приблизилась к показателям здоровых мышей.

Положительный эффект наблюдался и в группе, получавшей флуоксетин. В то же время терапия контактными линзами показала не худшие результаты.

Как изменилась химия организма?

Под влиянием лечения изменились и биологические показатели. У мышей, которые находились в стрессе и не получали терапии, фиксировали высокий уровень кортикостерона — аналога человеческого кортизола у грызунов. После трехнедельного лечения этот показатель снизился почти вдвое.

В то же время почти на столько же вырос уровень серотонина — нейромедиатора, на который направлено действие большинства антидепрессантов. Кроме того, в мозге стало меньше воспалительных молекул, которые также связывают с депрессией.

Хотя изменения от двух типов лечения не были абсолютно одинаковыми, общая тенденция совпадала: оба подхода возвращали биологические показатели ближе к нормальному состоянию.

Что показало машинное обучение?

Чтобы оценить масштаб изменений, исследователи использовали модель машинного обучения. В систему загрузили все данные эксперимента — результаты поведенческих тестов, записи мозговой активности и биологические показатели.

Когда алгоритм попросили распределить животных только по сходству показателей, мыши после терапии линзами оказались в одной группе со здоровыми. При этом система четко отделила их от мышей с нелеченной депрессией. До этого момента никто не демонстрировал, что контактная линза способна влиять на весь комплекс симптомов депрессии у животных.

Таким образом устройство, которое обычно ассоциируется лишь с коррекцией зрения, смогло выполнить функцию, для которой раньше требовались медикаменты или импланты.

Какие перспективы технологии?

Сейчас исследователи установили, что мягкая контактная линза, которую достаточно носить по 30 минут в день, может передавать через сетчатку сигналы к участкам мозга, ответственным за настроение.

У мышей это влияло одновременно на поведение, мозговую активность и биохимические процессы, а эффективность оказалась сопоставимой с одним из самых распространенных антидепрессантов.

Дальнейшие перспективы будут зависеть от того, удастся ли получить аналогичный результат у людей. Если технология подтвердит свою эффективность, в будущем может появиться метод лечения депрессии без ежедневного приема таблеток, регулярных визитов в клинику или операций.

Сейчас команда разрабатывает беспроводную версию линзы и готовится к тестированию безопасности на больших животных перед началом клинических испытаний.

Для людей, которым не подходят антидепрессанты или которые не получают от них эффекта, эта технология потенциально может стать новой альтернативой лечения.

К слову, исследователи выяснили, что искусственный интеллект может помочь врачам выявлять риск развития СДВГ у детей задолго до появления явных симптомов. Проанализировав медицинские карты более 140 тыс. детей от рождения, алгоритм научился точно оценивать вероятность расстройства (особенно в возрасте от пяти лет) независимо от пола или происхождения ребенка.