Celem tej metody jest dostarczenie środków do wytwarzania nieinwazyjnych uszkodzeń neuronalnych w wybranym regionie mózgu. Uzasadnieniem dla opracowania takiego podejścia jest odłączenie obwodów neuronalnych przyczyniających się do zaburzeń neurologicznych. Na przykład, chirurgia może być dość skuteczna w leczeniu niektórych nieuleczalnych medycznie zaburzeń neurologicznych, takich jak padaczka lekooporna (DRE)1. Jednak każda z dostępnych metod chirurgicznych ma ograniczenia w zakresie powodowania niepożądanych ubocznych uszkodzeń mózgu. Tradycyjna chirurgia resekcyjna może być wysoce inwazyjna i wiąże się z ryzykiem krwawienia, infekcji, zakrzepów krwi, udaru, drgawek, obrzęku mózgu i uszkodzenia nerwów2. Alternatywy dla chirurgii resekcyjnej, które są minimalnie inwazyjne lub nieinwazyjne, obejmują laserową śródmiąższową terapię termiczną i radiochirurgię, które również okazały się skuteczne w tłumieniu napadów w DRE. Ostatnio zmiany termiczne wywołane przez skoncentrowane ultradźwięki o wysokiej intensywności (HIFU) okazały się obiecujące w zmniejszaniu napadów. HIFU jest nieinwazyjny; Jednak jego okno leczenia jest obecnie ograniczone do bardziej centralnych obszarów mózgu ze względu na ryzyko uszkodzenia termicznego tkanki niedocelowej znajdującej się w pobliżu czaszki. Pomimo takich ograniczeń, korzyści z operacji często przewyższają potencjalne ryzyko. Na przykład, chociaż operacja DRE może powodować uboczne uszkodzenie mózgu, jej korzystny wpływ na tłumienie napadów i poprawę jakości życia zwykle przeważa nad ryzykiem chirurgicznym.
Metoda opisana tutaj, Precyzyjna Nieinwazyjna Chirurgia Sterowana Śródmózgowo (PING), została opracowana w celu odłączenia obwodów nerwowych, przy jednoczesnym ograniczeniu ubocznych uszkodzeń mózgu. Metoda wykorzystuje skoncentrowane ultradźwięki o niskiej intensywności w połączeniu z dożylnym wstrzyknięciem mikropęcherzyków w celu otwarcia bariery krew-mózg w celu dostarczenia neurotoksyny. Takie podejście nie powoduje zmian termicznych w mózgu3,4,5,6,7, a okres otwarcia BBB można wykorzystać do dostarczenia związków nieprzepuszczalnych dla BBB do miąższu mózgu. Otwarcie bariery krew-mózg jest przejściowe i może być wytwarzane w sposób ukierunkowany za pomocą wskazówek rezonansu magnetycznego. W naszych badaniach okres otwierania bariery krew-mózg został wykorzystany do dostarczenia krążącej neurotoksyny do docelowego obszaru miąższu mózgu u szczurów i myszy8,9. Kwas chinolinowy jest neurotoksyną, która jest dobrze tolerowana, gdy jest podawana dożylnie10, dotętniczo10, lub dootrzewnowo8,9,11. Brak toksyczności QA wynika ze słabej przepuszczalności BBB, która została uznana za znikomą10. W przeciwieństwie do tego, bezpośrednie wstrzyknięcie QA do miąższu mózgu powoduje uszkodzenia neuronów, które oszczędzają sąsiednie aksony12,13. W ten sposób, gdy krążąca kontrola jakości uzyskuje dostęp do miąższu mózgu w docelowym obszarze otwarcia BBB, powstaje śmierć neuronów8,9. Obecna metoda powoduje zatem ogniskową utratę neuronów w precyzyjnie ukierunkowany i nieinwazyjny sposób.