Hun interdisciplinaire onderzoek, dat is gebaseerd op transcraniële temporale interferentiestimulatie (TTIS) en waarin geneeskunde, neurowetenschappen, modelvorming en engineering zijn geïntegreerd, richt zich specifiek op het menselijke striatum, een diep gedeelte van de hersenen dat een controlecentrum vormt voor verschillende belangrijke cognitieve functies en dat betrokken is bij verschillende neurologische en psychiatrische pathologieën. 

“Invasieve diepe hersenstimulatie is al met succes toegepast op neurale controlecentra die diep in de hersenen zijn geïmplanteerd om verslaving tegen te gaan en de ziekte van Parkinson, OCD en depressie te behandelen,” legt Friedhelm C. Hummel uit, hoofd van het UPHUMMEL-laboratorium aan de EPFL. “Onze benadering is niet-invasief, waardoor deze zich onderscheidt van andere technieken.

Concreet maakt “TTIS gebruik van twee paar elektroden die op de hoofdhuid worden bevestigd om zwakke elektrische velden in de hersenen te verspreiden”, legt Pierre Vassiliadis uit, hoofdauteur van het artikel en gepromoveerd arts. In het experiment werd één paar elektroden ingesteld op een frequentie van 2000 Hz en de andere op 2080 Hz. Met behulp van gedetailleerde computermodellen van de hersenstructuur worden de elektroden precies op de hoofdhuid geplaatst, zodat hun signalen elkaar kruisen in het doelgebied. Dit is waar de magie van temporele interferentie gebeurt: het kleine frequentieverschil van 80 Hz tussen de twee stromen wordt de effectieve stimulatiefrequentie in het doelgebied. Het voordeel van deze methode ligt in de selectiviteit. Hoge basisfrequenties (bijvoorbeeld 2000 Hz) stimuleren de neuronale activiteit niet direct, waardoor het tussenliggende hersenweefsel intact blijft omdat het effect alleen gericht is op het doelgebied. “Tot nu toe waren we niet in staat om ons specifiek op deze gebieden te richten met niet-invasieve technieken, omdat elektrische velden van laag niveau alle gebieden tussen de schedel en diepere gebieden stimuleerden, waardoor behandelingen niet effectief waren. Met deze nieuwe benadering kunnen we selectief de diepe hersengebieden stimuleren die een rol spelen bij neuropsychiatrische aandoeningen,” voegt hij eraan toe.

Het therapeutische potentieel van dit onderzoek is enorm, bijvoorbeeld voor ziekten als verslaving, apathie en depressie, waarbij beloningsmechanismen een centrale rol spelen. “Mensen die lijden aan verslaving vertonen bijvoorbeeld overmatig benaderingsgedrag ten opzichte van bepaalde beloningen. Onze methode zou deze pathologische overdrijving kunnen verminderen. We moeten deze hypothese nu testen in klinische studies om te bepalen of TTIS een rol kan spelen bij de behandeling van deze stoornissen", benadrukt Pierre Vassiliadis.