Investigación para el tratamiento del alzheimer
En la investigación para el tratamiento del alzheimer, los científicos del MIT revelan el papel del ritmo cerebral.
En los años transcurridos desde que su laboratorio descubrió que exponer a los ratones modelo de la enfermedad de Alzheimer a un parpadeo ligero a la frecuencia de un ritmo cerebral clave podría detener la patología del trastorno. El neurocientífico del MIT Li-Huei Tsai y su equipo del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria han estado trabajando para comprender qué puede significar el fenómeno tanto para combatir la enfermedad como para comprender cómo funciona el cerebro.
El laboratorio de Tsai está interesado en dilucidar los mecanismos patogénicos que subyacen a los trastornos neurológicos que afectan el aprendizaje y la memoria al adoptar un enfoque multidisciplinario para investigar el molecular, celular, y la base del circuito de los trastornos neurodegenerativos. Dos documentos a principios de este año en Cell y en Neuron replicaron y ampliaron sustancialmente los hallazgos iniciales informados en Nature en 2016 y recientemente comenzaron los ensayos clínicos con voluntarios humanos.
Ritmo «gamma», una técnica que ella llama «GENUS», para el Entrenamiento Gamma con estímulos sensoriales. «Estamos ansiosos por aprender todo lo que podamos sobre GENUS por dos razones principales», dice Tsai, Profesor Picower de Neurociencia en el Departamento de Ciencias Cerebrales y Cognitivas y fundador de la Iniciativa de Envejecimiento Cerebral del MIT.
“Esperamos que nuestros hallazgos en ratones se traduzcan en ayudar a las personas con enfermedad de Alzheimer, aunque ciertamente es demasiado pronto para saberlo y muchas cosas que han funcionado en ratones no han funcionado en las personas.
Pero también puede haber implicaciones emocionantes para la neurociencia fundamental en la comprensión de por qué estimular un ritmo específico a través de la luz o el sonido puede causar cambios profundos en múltiples tipos de células en el cerebro «.
Gamma y enfermedad de Alzheimer
En 2016, Tsai y sus colegas mostraron que los ratones modelo de la enfermedad de Alzheimer expuestos a un parpadeo ligero 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 experimental lo hicieron. Las placas amiloides y las marañas de tau fosforilada se consideran signos distintivos de la enfermedad de Alzheimer.
Pero el estudio planteó nuevas preguntas: ¿podría GENUS prevenir la pérdida de memoria? ¿Podría prevenir la pérdida de neuronas?. ¿Llega a otras áreas del cerebro?. ¿Y podrían otros sentidos ser estimulados para un efecto beneficioso?. 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 tuvieron un rendimiento significativamente mejor en las pruebas de memoria que los controles no estimulados. Mientras tanto, la luz y el sonido simultáneos redujeron el amiloide a través de la corteza, incluida la corteza prefrontal, un lugar 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. Memoria mejorada en comparación con los controles. Sobrevivieron más neuronas y mantuvieron más conexiones de circuito, llamadas sinapsis.
En su charla, Tsai compartió 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 los ensayos en humanos.
En SfN, Tsai presentó algunos datos iniciales que indican que GENUS aumenta de forma segura el poder del ritmo gamma y la sincronía a través del 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 está asociado con funciones cerebrales como el procesamiento sensorial, la memoria de trabajo y la navegación espacial, pero los científicos han debatido durante mucho tiempo si son consecuencia o meros subproductos.
Tsai describió 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 inmunes del cerebro llamadas microglia y la vasculatura del cerebro. Estos cambios pueden ser «firmas» del significado de gamma, dice ella.
El aumento del poder gamma hace que las neuronas reduzcan el procesamiento de la proteína precursora amiloide y también cambia la fisiología endosómica, según el equipo. En los ratones modelo de Alzheimer, la expresión del gen neuronal relacionada con la función sináptica y el transporte bioquímico dentro de las células se reduce, pero con la exposición GENUS, la expresión del gen relacionada con esas funciones mejora.
Microglia también experimenta cambios importantes después de la exposición GENUS, los tres estudios han encontrado. La expresión génica se vuelve menos inflamatoria y más consistente con la captura y eliminación de amiloide. De hecho, cazan amiloide de manera más efectiva, muestran los datos, y secretan menos de un marcador 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 amiloide del cerebro.
En varios experimentos nuevos, dice Tsai, el laboratorio continúa estudiando estos cambios mecanicistas subyacentes. Los carteles relacionados de la conferencia de su laboratorio en la conferencia describieron parte de ese trabajo. Los resultados de estos nuevos experimentos pueden ayudar a mejorar la posibilidad de traducir GENUS para uso clínico y demostrar aún más la importancia de los ritmos para afectar la función cerebral.
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