Стимуляция мозговыми волнами может улучшить симптомы Альцгеймера

Воздействуя на мышей уникальным сочетанием света и звука, нейробиологи из Массачусетского технологического института показали, что они могут улучшить когнитивные нарушения и нарушения памяти, аналогичные тем, которые наблюдаются у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Это неинвазивное лечение, которое работает, вызывая мозговые волны, известные как гамма-колебания, также значительно снижает количество амилоидных бляшек, обнаруживаемых в мозге этих мышей. Бляшки были очищены в больших участках мозга, включая области, критически важные для когнитивных функций, таких как обучение и память.

«Когда мы комбинируем визуальную и слуховую стимуляцию в течение недели, мы видим задействование префронтальной коры и очень резкое сокращение амилоида», – говорит Ли-Хуэй Цай, директор Института обучения и памяти Пикауэра Массачусетского технологического института и старший автор исследования. учиться.

По ее словам, потребуются дальнейшие исследования, чтобы определить, подействует ли этот тип лечения на пациентов. Исследователи уже провели некоторые предварительные тесты безопасности этого типа стимуляции на здоровых людях.

Аспирант Массачусетского технологического института Энтони Марторелл и аспирантка Технологического института Джорджии Эбигейл Полсон являются ведущими авторами исследования, которое опубликовано в выпуске Cell от 14 марта.

Улучшение памяти

Нейроны мозга генерируют электрические сигналы, которые синхронизируются, образуя мозговые волны в нескольких различных частотных диапазонах. Предыдущие исследования показали, что пациенты с болезнью Альцгеймера имеют нарушения гамма-частотных колебаний, которые колеблются от 25 до 80 герц (циклов в секунду) и, как полагают, влияют на такие функции мозга, как внимание, восприятие и память.

В 2016 году Цай и ее коллеги впервые сообщили о положительном эффекте восстановления гамма-колебаний в мозге мышей, генетически предрасположенных к развитию симптомов Альцгеймера. В этом исследовании исследователи использовали мерцание света с частотой 40 Гц, доставляемое в течение одного часа в день. Они обнаружили, что это лечение снижает уровень бета-амилоидных бляшек и другого связанного с болезнью Альцгеймера патогенного маркера, фосфорилированного тау-белка. Лечение также стимулировало активность очищающих от мусора иммунных клеток, известных как микроглия.

В этом исследовании улучшения, вызванные мерцающим светом, были ограничены зрительной корой головного мозга. В своем новом исследовании исследователи намеревались выяснить, могут ли они достичь других областей мозга, таких как те, которые необходимы для обучения и памяти, с помощью звуковых стимулов. Они обнаружили, что воздействие тонов с частотой 40 Гц в течение одного часа в день в течение семи дней резко снижает количество бета-амилоида в слуховой коре (которая обрабатывает звук), а также в гиппокампе, ключевом участке памяти, расположенном рядом с слуховая кора.

“Мы продемонстрировали здесь то, что мы можем использовать совершенно другую сенсорную модальность, чтобы вызвать гамма-колебания в мозгу. А во-вторых, эта гамма, вызванная слуховой стимуляцией, может уменьшить патологию амилоида и тау-белка не только в сенсорной коре, но и в гиппокампе », – говорит Цай, который является одним из основателей MIT’s Aging Brain Initiative.

Исследователи также проверили влияние слуховой стимуляции на когнитивные способности мышей. Они обнаружили, что после одной недели лечения мыши показали гораздо лучшие результаты при навигации по лабиринту, требуя от них запоминания основных ориентиров. Они также могли лучше распознавать предметы, с которыми они ранее сталкивались.

Они также обнаружили, что слуховая обработка вызывает изменения не только в микроглии, но и в кровеносных сосудах, что, возможно, способствует выведению амилоида.

Драматический эффект

Затем исследователи решили попробовать комбинировать визуальную и слуховую стимуляцию и, к своему удивлению, обнаружили, что это двойное лечение имело даже больший эффект, чем любой из них по отдельности. Количество амилоидных бляшек уменьшилось в гораздо большей части мозга, включая префронтальную кору, где выполняются более высокие когнитивные функции. Реакция микроглии также была намного сильнее.

«Эти микроглии просто накладываются друг на друга вокруг бляшек», – говорит Цай. “Это очень драматично.”

Исследователи обнаружили, что если они лечили мышей в течение одной недели, а затем ждали еще неделю для проведения тестов, многие из положительных эффектов исчезли, предполагая, что лечение нужно будет проводить постоянно, чтобы сохранить преимущества.

В ходе текущего исследования ученые сейчас анализируют, как гамма-колебания влияют на определенные типы клеток мозга, в надежде обнаружить молекулярные механизмы, лежащие в основе наблюдаемых ими явлений. Цай говорит, что она также надеется выяснить, почему определенная частота, которую они используют, 40 герц, оказывает такое сильное влияние.

Комбинированное визуальное и слуховое лечение уже было протестировано на здоровых добровольцах для оценки его безопасности, и теперь исследователи начинают набор пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера для изучения его возможного воздействия на болезнь.

Самые занимательные новости