Nach kurzzeitiger Ultraschallstimulation des frontalen okulomotorischen Feldes wählten die Affen visuelle Objekte aus, die in der kontralateralen Hälfte des Gesichtsfeldes erschienen, während die Wahl ohne Stimulation die Reihenfolge des Erscheinens der Reize bestimmte. Der Effekt zeigte sich nicht bei Stimulation des motorischen Kortex. Die Autoren der in der Zeitschrift Science Advances veröffentlichten Arbeit glauben, dass die Ultraschallstimulation in Zukunft Teil der Behandlung von Sucht und anderen psychischen Störungen werden könnte.
Neben der bekannten transkraniellen Magnetstimulation versuchen sie, die Gehirnaktivität mittels Ultraschall nicht-invasiv zu beeinflussen. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Gehirn, einer höheren räumlichen Auflösung ausgesetzt zu sein, aber einige Forscher bezweifeln seine Wirksamkeit. Während der Ultraschallstimulation des motorischen Kortex von Tieren in Narkose bewegten sich ihre Gliedmaßen deutlich, aber ein solches Ergebnis wurde in Experimenten mit großen Tieren oder Menschen nicht erreicht.
Damit die Ultraschallstimulation praktisch nützlich ist, muss sie deutliche Verhaltensänderungen bewirken, wie beispielsweise die Beeinflussung von Entscheidungen und Entscheidungen. In diesem Fall würde die Medizin eine nicht-invasive und drogenfreie Möglichkeit erhalten, das Verhalten von Patienten, beispielsweise mit Suchterkrankungen, zu ändern.
Um den Einfluss verschiedener Parameter auf die visuelle Wahl zu untersuchen, werden die folgenden Tests verwendet (sie werden verwendet, um kognitive Beeinträchtigungen bei Hirnschäden zu beurteilen): Zwei Objekte erscheinen auf dem Monitor vor dem Probanden (links und rechts), eines einen Bruchteil von eine Sekunde früher als die andere gilt es, den Blick auf einen von ihnen zu richten. Normalerweise wählen Menschen und andere Tiere das früher erscheinende Objekt. Bei Verletzungen des frontalen Okulomotorikfeldes ignorieren Patienten das kontralaterale (entgegengesetzte) Sichtfeld und betrachten das Objekt, das sich von der Seite des beschädigten Bereichs befindet. Der gleiche Effekt tritt bei lokaler Verabreichung des Neuroinhibitors Muscimol auf, und der gegenteilige Effekt tritt bei künstlicher Stimulation des frontalen okulomotorischen Feldes auf.
Das linke frontale okulomotorische Feld erhält Informationen aus der rechten Gesichtsfeldhälfte und umgekehrt
Ein US-Team um Jan Kubanek von der University of Utah stimulierte mit 270-Kilohertz-Ultraschall die frontalen Okulomotorikfelder zweier Makaken (Macaca mulatta). Zu diesem Zeitpunkt führten die Tiere die oben beschriebene Aufgabe durch. Eines der Tiere wurde dafür belohnt, dass es seinen Blick auf eines der Objekte richtete, und das zweite nur, wenn es den zuerst erscheinenden Reiz auswählte. Als zusätzliche Kontrolle wurde die Stimulationszone um einen Zentimeter nach hinten zum motorischen Kortex verschoben - ein solcher Effekt sollte die visuelle Wahl nicht beeinträchtigen.
Versuchsaufbau: Der Affe fixiert seinen Blick in die Mitte des Bildschirms, dann wird sein frontales Okulomotorikfeld 300 Millisekunden lang mit Ultraschall stimuliert. 100 Millisekunden nach Beginn der Stimulation erscheint das erste Objekt auf dem Bildschirm, weitere 0-130 Millisekunden später - das zweite. Dann trifft das Tier eine Wahl, richtet seinen Blick auf eines der Objekte und erhält Verstärkung.
Ohne Stimulation reagierten Affen auf Reize in einer üblichen Weise: Je früher ein Objekt im Vergleich zum zweiten auftauchte, desto wahrscheinlicher sahen die Tiere es an. Wenn Ultraschall auf das rechte frontale okulomotorische Feld angewendet wurde, verschob sich dieses Verhältnis zugunsten des linken Stimulus und umgekehrt (p < 0,0017). Die Stimulation des motorischen Kortex hatte keinen Einfluss auf die Wahl der Affen. Die Autoren der Arbeit kamen zu dem Schluss, dass die Ultraschallstimulation des Gehirns das Verhalten und die visuelle Wahl beeinflussen kann. Dies kann verwendet werden, um Patienten mit Entscheidungsstörungen wie Suchterkrankungen zu helfen.
Prozentsatz der Auswahl des richtigen Objekts in Abhängigkeit davon, wie viel Zeit zwischen dem Erscheinen des rechten und linken Reizes vergeht. Schwarz - kein Reiz, blau - mit Ultraschall-Stimulation (linke Stimulation des linken Okulomotorikfeldes, rechts - rechts)
Auswahl des Objekts kontralateral zur Stimulationszone, wenn der gleiche Bereich mehrmals hintereinander stimuliert wurde (blau). Schwarz - Versuche, bei denen es keine Ultraschallstimulation gab
Eine besser untersuchte Methode der nicht-invasiven Intervention im Gehirn ist die transkranielle Magnetstimulation (TMS). Magnetische Impulse wurden an den visuellen Kortex angelegt und die Reaktionsgeschwindigkeit auf visuelle Reize erhöht. Darüber hinaus wird TMS für medizinische Zwecke eingesetzt: Eine Metaanalyse zeigte, dass das Verfahren zur Wiederherstellung der Muskelfunktion nach einem Schlaganfall beiträgt; Magnetstimulation reduziert den Sauerstoffzugang zu Tumoren und verhindert ihr Wachstum.
