En los años transcurridos desde que su laboratorio descubrió que exponer ratones modelo de la enfermedad de Alzheimer a un parpadeo de luz a la frecuencia de un ritmo cerebral clave podría detener la patología del trastorno, la neurocientífica del MIT Li-Huei Tsai y su equipo en el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria hanestado trabajando para comprender lo que puede significar el fenómeno tanto para combatir la enfermedad como para comprender cómo funciona el cerebro.
Dos artículos a principios de este año en celda y en neurona replicó y amplió sustancialmente los hallazgos iniciales informados en Naturaleza en 2016 y recientemente comenzaron los ensayos clínicos con voluntarios humanos. En una conferencia especial en la Reunión Anual de la Sociedad de Neurociencia en Chicago el 22 de octubre, Tsai compartirá las últimas actualizaciones de investigación sobre lo que ha encontrado y las nuevas preguntas que está haciendo.- sobre el uso de luz y sonido para fortalecer el ritmo "gamma" de 40 Hz del cerebro, una técnica que ella llama "GENUS", para el arrastre gamma mediante estímulos sensoriales.
"Estamos ansiosos por aprender tanto como podamos sobre GENUS por dos razones principales", dijo Tsai, profesora Picower de neurociencia en el Departamento de Ciencias Cognitivas y Cerebrales y fundadora de la Iniciativa Aging Brain del MIT. "Esperamos nuestros hallazgosen ratones se traducirá en ayudar a las personas con la enfermedad de Alzheimer, aunque ciertamente es demasiado pronto para decirlo y muchas cosas que han funcionado en ratones no han funcionado en las personas. Pero también puede haber implicaciones interesantes para la neurociencia fundamental en la comprensión de por qué estimular un ritmo específico a través dela luz o el sonido pueden causar cambios profundos en varios tipos de células del cerebro ".
Gamma y enfermedad de Alzheimer
En 2016, Tsai y sus colegas demostraron que los ratones modelo de la enfermedad de Alzheimer expuestos a un parpadeo de luz a 40 Hz durante una hora al día durante una semana tenían una acumulación significativamente menor de proteínas amiloides y tau en la corteza visual, la región del cerebro que procesa la vista, que los ratones de control experimentales. Las placas de amiloide y los ovillos de tau fosforilada se consideran signos distintivos de la enfermedad de Alzheimer.
Pero el estudio planteó nuevas preguntas: ¿GENUS podría prevenir la pérdida de memoria? ¿Podría prevenir la pérdida de neuronas? ¿Llega a otras áreas del cerebro? ¿Y se podrían estimular otros sentidos para obtener efectos beneficiosos?
Los nuevos estudios abordaron esas preguntas. En marzo, el equipo informó que la estimulación sonora redujo el amiloide y la tau no solo en la corteza auditiva, sino también en el hipocampo, una región crucial para el aprendizaje y la memoria. Los ratones expuestos a GENUS también se desempeñaron significativamentemejor en las pruebas de memoria que los controles no estimulados. La luz y el sonido simultáneos, mientras tanto, reducen el amiloide en la corteza, incluida la corteza prefrontal, un locus de cognición.
En mayo, otro estudio informó avances similares al exponer ratones modelo de Alzheimer a la luz durante 3 o 6 semanas. Los aumentos coordinados en la potencia del ritmo gamma fueron evidentes en los cerebros de los ratones expuestos a GENUS. La memoria mejoró en comparación con los controles. Más neuronas sobrevivieron ymantuvieron más conexiones de circuito, llamadas sinapsis. En su charla, Tsai compartirá datos que muestran que la exposición a la luz GENUS a largo plazo también redujo el amiloide y la tau en la corteza.
Animado por los resultados, el laboratorio ha comenzado ensayos en humanos. En SfN, Tsai presentará algunos datos iniciales, lo que indica que GENUS aumenta de forma segura la potencia del ritmo gamma y la sincronía en el cerebro en personas sanas.
"firmas" gamma en el cerebro
El equipo de Tsai también ha estado trabajando para comprender los mecanismos subyacentes a los cambios que ven. La investigación ha revelado que los ritmos cerebrales parecen ejercer una gran influencia sobre la actividad de múltiples tipos de células en el cerebro.
Los neurocientíficos conocen los ritmos desde hace más de un siglo, pero solo recientemente han comenzado a reconocer que podrían afectar el funcionamiento del cerebro. Gamma se asocia con funciones cerebrales como el procesamiento sensorial, la memoria de trabajo y la navegación espacial, pero los científicos handebatido si son consecuenciales o meros subproductos.
Pero Tsai describirá cómo sus estudios muestran que el aumento de la potencia gamma y la sincronía con la estimulación sensorial provoca cambios en las neuronas, las células inmunitarias cerebrales llamadas microglia y la vasculatura del cerebro. Estos cambios pueden ser "firmas" de la importancia de la gamma, dice ella.
El aumento de la potencia gamma hace que las neuronas reduzcan el procesamiento de la proteína precursora amiloide y también cambie la fisiología endosomal, según descubrió el equipo. En ratones modelo de Alzheimer, la expresión de genes neuronales relacionada con la función sináptica y el transporte bioquímico dentro de las células se reduce, pero con la exposición GENUS, mejora la expresión génica relacionada con esas funciones.
Las microglías experimentan cambios importantes de manera similar después de la exposición a GENUS, según los tres estudios. La expresión genética se vuelve menos inflamatoria y más consistente con la captura y eliminación de amiloide. De hecho, cazan amiloide de manera más efectiva, según muestran los datos, y secretan menosmarcador inflamatorio.
El estudio de marzo con estimulación de audio mostró que en medio de la exposición GENUS, los vasos sanguíneos en el cerebro se expanden y más amiloide se ubica junto con una proteína que atrae amiloide a los vasos. Los resultados sugieren que el aumento de la potencia gamma puede ayudar a impulsar un mecanismo para eliminar el amiloidefuera del cerebro.
En varios experimentos nuevos, dice Tsai, el laboratorio continúa estudiando estos cambios mecánicos subyacentes. Los carteles de la conferencia relacionados de su laboratorio en la conferencia describen parte de ese trabajo. Los resultados de estos nuevos experimentos pueden ayudar a mejorar la posibilidad de traducirGENUS para uso clínico y además demuestra la importancia de los ritmos para afectar la función cerebral.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en MIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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