Ultrasunetele țintite pot modela mecanismele învățării bazate pe recompensă din creier

Tehnicile moderne de neuromodulare explorează modalități de a influența activitatea cerebrală în mod precis, noninvaziv și personalizat. Printre acestea, tehnologia transcraniană bazată pe ultrasunete (Transcranial Ultrasound Stimulation – TUS) se remarcă prin capacitatea de a pătrunde profund în creier și de a modifica activitatea neuronală cu rezoluție milimetrică. Studiul publicat în Nature Communications prezintă modul în care stimularea prin ultrasunete aplicată asupra nucleus accumbens poate modifica învățarea ghidată de recompensă la oameni, comparativ cu stimularea cortexului cingular anterior dorsal și condiția fără stimulare.
Tulburările asociate sănătății cerebrale au o prevalență globală ridicată, afectând aproximativ un sfert din populația lumii. Neuromodularea nonfarmacologică propune abordări terapeutice care evită tratamentele sistemice și permit intervenții precise asupra circuitelor neuronale. Studiile efectuate pe primate au oferit dovezi solide că TUS poate modifica conectivitatea funcțională corticală și subcorticală, influențând comportamentul și procesele cognitive. În special, nucleus accumbens joacă un rol central în învățarea bazată pe recompensă, codificând erorile de predicție a recompensei și facilitând ajustarea comportamentului în situații cu recompensă probabilistică.

Translarea descoperirilor de la animale la oameni este însă dificilă, în principal din cauza diferențelor anatomice craniene și a restricțiilor legate de parametrii de intensitate ai ultrasunetelor impuși în studiile clinice. Acest cadru justifică necesitatea investigării efectelor TUS la oameni în contexte comportamentale active, unde mecanismele de învățare pot fi direct măsurate și corelate cu modificările neuronale.

Despre studiu

Cercetarea a inclus 26 de adulți sănătoși, într-un design cu măsurători repetate. Fiecare participant a realizat patru vizite: una pentru evaluare și achiziția imagistică necesară planificării stimulării, urmate de trei sesiuni separate, cu cel puțin o săptămână între ele:

Stimulare transcraniană prin ultrasunete aplicată nucleus accumbens (TUS-NAcc)
Stimulare aplicată cortexului cingular anterior dorsal (TUS-dACC), utilizat ca regiune activă de control
Sesiune placebo, fără administrarea reală a ultrasunetelor

În fiecare sesiune, participanții primeau stimulare timp de 80 de secunde, cu un protocol repetitiv la 5 Hz și un ciclu activ de 10%. Intensitatea spațială maximă medie a fost menținută la 35 W/cm² în mediu lichid. Localizarea exactă a transductorului a fost personalizată prin simulare acustică bazată pe date anatomice individuale, vizând precis regiunea țintă și minimizând pierderea de energie prin calota craniană. Condiția placebo a reprodus auditiv experiența stimulării, fără propagarea ultrasunetelor în creier.

După stimulare, participanții erau supuși explorării funcționale prin imagistică prin rezonanță magnetică și realizau o sarcină de învățare probabilistică cu reversare. Sarcina implica selecția unui simbol cu probabilitate mai mare de recompensă, urmată de schimbări neașteptate ale probabilităților, solicitând adaptarea comportamentului. Patru blocuri de testare erau plasate în intervalul de 15 până la 48 de minute post-stimulare, permițând evaluarea evoluției efectelor în timp.

Rezultate

Efecte comportamentale

Stimularea nucleus accumbens a generat modificări clare în comportamentul orientat spre recompensă. Analiza strategiilor de învățare a demonstrat o creștere semnificativă a comportamentului tip „câștig–rămân” după TUS-NAcc comparativ atât cu stimularea dACC, cât și cu placebo. Efectele au fost robuste în primele două blocuri de testare (28-35 minute post-stimulare), indicând persistența modificărilor după încetarea stimulării.

Modelele computaționale de învățare cu două rate distincte au arătat că TUS-NAcc a crescut rata de învățare bazată pe feedback pozitiv, în timp ce rata învățării din rezultate negative nu s-a modificat. Participanții stabiliți sub condiția NAcc au menținut alegeri câștigătoare chiar și în situații suboptime, sugerând o sensibilitate crescută față de recompensă, dar și o tendință spre persistență în alegeri low–reward.

Modificări neurale

Analiza prin rezonanță magnetică funcțională a confirmat o creștere a activării nucleus accumbens în raport cu anticiparea recompensei după TUS-NAcc. În comparație cu placebo și TUS-dACC, stimularea NAcc a generat răspunsuri BOLD crescute atât în regiunea țintă, cât și în structuri striatale, talamice și paralimbice asociate procesării recompensei. În cazul stimulării dACC, au fost observate răspunsuri crescute la livrarea recompensei, însă fără modificări corespunzătoare în comportamentul ghidat de câștig.

Compararea cu stimularea invazivă prin electrozi

Pentru confirmarea direcției efectelor observate, au fost analizați trei pacienți cu electrozi implantati bilateral în nucleus accumbens. Activarea stimulării profunde a redus sensibilitatea la recompensă și performanța pe sarcină, efect contrar celui indus de TUS. Autorii sugerează că diferența poate fi explicată prin natura inhibitoare a stimulării electrice de înaltă frecvență, în contrast cu efectul probabil excitator produs de ultrasunete cu parametrii utilizați.

Implicații și concluzii

Datele indică posibilitatea folosirii TUS drept instrument pentru modificarea țintită a proceselor neurocognitive profunde. Modificările comportamentale și neurale observate doar în condiția NAcc confirmă specificitatea intervenției și relevanța circuitelor dopaminergice în învățarea probabilistică. Această abordare promite perspective noi în tratarea tulburărilor psihiatrice legate de sensibilitatea la recompensă, de la anorexie și dependență până la depresie și bipolaritate.

Studiul evidențiază necesitatea parametrizării individualizate a intensității și frecvenței TUS și deschide direcții viitoare în manipularea circuitelor limbice la oameni într-o manieră reversibilă, noninvazivă și scalabilă terapeutic.

Data actualizare: 29-11-2025 | creare: 29-11-2025 | Vizite: 117

Bibliografie

Yaakub, S.N., Eraifej, J., Bault, N. et al. Non-invasive ultrasonic neuromodulation of the human nucleus accumbens impacts reward sensitivity. Nat Commun 16, 10192 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65080-9

Image by DC Studio on Freepik

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Rădăcini genetice comune între delir și boala Alzheimer – un nou reper pentru predicție și prevenție

Un studiu amplu publicat în Nature Aging a analizat arhitectura genetică și proteomică a deliriumului, o c...

Un spray nazal ar putea fi o soluție promițătoare împotriva bolii Alzheimer

Un tratament inovator pentru boala Alzheimer ar putea implica utilizarea unui spray nazal care țintește o enzimă...

Neuronii artificiali, folosiți pentru a identifica regiunile din creier ce cauzează convulsiile epileptice

Cercetătorii de la Universitatea din Zurich au dezvoltat un dispozitiv compact, eficient din punct de vedere energ...

Răspunsul la durere, atingere sau mâncărime este influențat de localizarea interneuronilor în măduva spinării
Medicamentele pentru durere fără prescripție medicală pot scurta timpul de recuperare după o comoție cerebrală
O perspectivă neuroștiințifică asupra singurătății axată pe interacțiunea socială, boală și oxitocină
Momentul optim pentru inițierea anticoagulantelor după AVC ischemic la pacienții cu fibrilație atrială: concluziile analizei CATALYST

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:

Efectele stresului asupra sistemului de recompensă al creierului

O echipă de cercetători de la Universitatea din California, San Francisco (UCSF), a descoperit un semn distinctiv...

Diabetul de tip 2 a fost asociat cu semnalele de recompensă slăbite din creier

Un nou studiu, publicat în Journal of Neuroscience, dezvăluie modul în care diabetul zaharat de tip 2 ...

Cercetătorii examinează modul în care obezitatea modifică circuitele de recompensă din creier

Obezitatea reprezintă una dintre provocările majore de sănătate la nivel mondial, având o incidență în cre�...

Ceasul dopaminei, sau cum anticipează creierul momentul recompensei

Anhedonia muzicală, un mijloc de a studia modurile în care oameni reacționează la recompense

Ultrasunetele focalizate ghidate prin rezonanță magnetică cresc supraviețuirea în glioblastom

Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:

Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.

intră pe forum