Контактные линзы могут лечить депрессию, передавая крошечные сигналы через глаз

Фото из открытых источников

Пациентам необходимо, чтобы препараты от депрессии достигли головного мозга, но головной мозг хорошо защищен. Таблетки циркулируют в кровотоке несколько дней, для имплантации требуется хирургическое вмешательство, а магнитные импульсы с трудом обеспечивают точность. Каждый вариант имеет свою цену.

Исследовательская группа в Сеуле нашла способ обойти большинство этих препятствий. Дозировка осуществляется через глаз. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.

До настоящего времени контактные линзы никогда не использовались для лечения заболеваний головного мозга. 

Сетчатка в задней части каждого глаза в процессе развития представляет собой ткань головного мозга. Посылаемые ею зрительные сигналы передаются по нейронным путям, проходящим через области, регулирующие настроение. Чжан-Ун Пак, специалист по материаловедению из Университета Ёнсе в Сеуле, хотел использовать эту прямую биологическую связь как способ проникнуть внутрь.

Существующие методы лечения депрессии, такие как таблетки, электросудорожная терапия и хирургические имплантаты в мозг, воздействуют на одни и те же нейронные цепи. Просто для этого требуются сложные пути.

Команда Пака задалась вопросом, может ли мягкая контактная линза, расположенная на роговице, передавать полезный сигнал через глаз, а не через череп или кожу головы.

Секрет заключается в методе, называемом временной интерференцией. В хрусталик встроены два электрода, каждый из которых излучает высокочастотный электрический сигнал, который сетчатка игнорирует самостоятельно. Но в точке пересечения двух сигналов они создают более медленный суммарный ритм, на который клетки будут реагировать. Это приводит к своего рода дистанционной стимуляции.

Поверхность глаза остается спокойной, в то время как активность лишь усиливается в месте встречи двух лучей. Эту точку встречи можно направить так, чтобы она оказалась вблизи областей мозга, регулирующих настроение.

В ходе более ранних испытаний на людях электроды прижимались к коже головы, но никогда не к глазу. Введение электродов через глаз позволяет полностью обойти череп. Чтобы линза оставалась достаточно мягкой и прозрачной для зрения, команда создала сверхтонкие электроды из оксида галлия, покрытые платиной.

Вся конструкция остается прозрачной, поэтому свет по-прежнему достигает задней части глаза. Корпус линзы изготовлен из того же гибкого материала, что и стандартные мягкие контактные линзы. Эта комбинация материалов является проводящей, практически невидимой и щадящей для поверхности глаза. Именно этот инженерный элемент обеспечивает работу всей концепции.

Команда создала четыре группы мышей. Одна группа осталась здоровой и не подвергалась лечению, служа в качестве контрольной. Второго животного подвергли хроническому стрессу, чтобы вызвать депрессивное состояние, после чего оставили в покое. Третьему животному проводили лечение линзами в 30-минутных сеансах один раз в день в течение трех недель.

Четвертому пациенту был назначен флуоксетин, активный ингредиент препарата «Прозак» и одного из наиболее часто назначаемых антидепрессантов в мире.

Затем исследователи провели с мышами стандартные поведенческие тесты, зарегистрировали электрическую активность в их мозге и измерили химический состав их крови и тканей до и после эксперимента.

Согласно исследованиям, депрессия ухудшает взаимодействие между гиппокампом и префронтальной корой головного мозга — двумя областями, отвечающими за память, эмоции и принятие решений.

Записи четко показали это несоответствие у мышей с депрессией, не получавших лечения. Но в группе, получавшей лечение линзами, это несоответствие изменилось на противоположное.

Активность в двух регионах снова совпала, приблизившись к показателям здоровых контрольных лиц. В группе, принимавшей флуоксетин, также наблюдалось улучшение. Но лечение линзами не уступало действию препарата, а, наоборот, сравнялось с ним.

Биология развивалась вместе с этим. У мышей, подвергавшихся стрессу и не получавших лечения, наблюдался высокий уровень кортикостерона — аналога кортизола у грызунов. В течение трех недель после начала лечения этот уровень снизился почти вдвое.

Уровень серотонина, нейромедиатора, который большинство антидепрессантов пытаются повысить, вырос почти на ту же величину. Уровень воспалительных молекул в мозге, еще один известный маркер депрессии, также снизился.

Изменения, наблюдаемые при обоих методах лечения, не всегда идеально совпадали. Но в целом тенденция была одинаковой: оба метода возвращали одни и те же биологические показатели к здоровому исходному уровню.

Чтобы проверить, насколько масштабными были улучшения, команда загрузила все измерения, включая поведенческие данные, записи мозговой активности и показатели крови, в модель машинного обучения.

На этикетках не было указано, какие мыши получили какое лечение. При сортировке животных только по сходству, мыши, получавшие лечение линзами, были помещены в ту же группу, что и здоровые контрольные мыши.

Это полностью отделило их от группы животных с депрессией, не получавших лечения. До этого исследования никто не показывал, что контактная линза может лечить весь спектр депрессии у животных.

Устройство, которое большинство людей ассоциируют с нечетким зрением, выполнило работу, для которой ранее требовались лекарства или имплантаты. Сейчас известно, что мягкие контактные линзы, носимые в течение 30 минут в день, могут передавать через сетчатку достаточно сигнала, чтобы он достиг нейронных цепей головного мозга, отвечающих за настроение.

У мышей он одновременно изменяет поведение, активность мозга и химический состав организма, оказывая примерно такое же воздействие, как один из наиболее широко используемых в мире антидепрессантов.

Дальнейшая судьба заболевания зависит от того, проявится ли подобный эффект у людей. Если да, то лечение депрессии может получить вариант, не требующий ежедневного приема таблеток, посещения клиники или хирургической имплантации.

В настоящее время команда работает над беспроводной версией линзы и планирует провести испытания на более крупных животных перед клиническими испытаниями. Для пациентов, которые не переносят антидепрессанты или не отреагировали на них, это может в конечном итоге стать еще одним вариантом лечения.