I et laboratorium i MITs Picower Institute for Learning and Memory har kohorter av mus med kunstig indusert Alzheimers fått en uvanlig ny behandling: De er innesperret i et mørkt rom og blir utsatt for visuell stimulering i form av raskt blinkende hvit LED strimler.
Relatert innhold
- Mer enn 30 år siden de ble oppdaget, fascinerer, Prion fortsatt og mystifiserer oss
De blinkende lysene, som kjører på 40 hertz, eller 40 ganger i sekundet, minner mindre om en strobe i en klubb, og mer som blink av stjerner, sier Li-Huei Tsai, forfatter av studien, som dukket opp i Nature . Disse musene, delt inn i grupper for forskjellige typer terapi og kontroller, viser bedring i Alzheimers-relaterte symptomer - spesielt reduksjon av beta-amyloidplakk assosiert med sykdommen.
Selv om forholdet mellom sykdommen og årsaken til plakk i hjernen ikke er helt klart, og selv om eksperimentet ble utført på mus som var genetisk programmert til å ha sykdommen, kunne forskningen indikere både en ny forståelse av prosessen bak sykdom og en ikke-invasiv behandling for den.
Tanken bak studien var å påvirke gammasvingninger, et mål på rytmisk aktivitet blant nevroner som varierer fra 25 til 80 hertz. Tsai, som er professor i nevrovitenskap ved MIT, og laboratoriet hennes prøvde pulser fra 20 til 80 Hz og fant ut at 40 var det søte stedet.
"Jeg tror dette er den første studien, ikke bare som viser at gammasvingninger har en effekt på beta-amyloidnivåer, men egentlig er det den første studien som til og med tenker på gammasvingninger og molekylære og cellulære endringer i hjernen, " sier Tsai.
Det er ikke den første studien som ser på gammasvingninger generelt. Allerede i 1989 viste Wolf Singer og laboratoriet hans i Nature bevis på at 40 Hz var en viktig hastighet. "Hva det gjør er at det forårsaker høy synkronitet, " sier Singer og sammenligner det med en pacemaker.
Singer fant at visuelt induserte gammasvingninger kunne spre seg over hjernen og synkronisere forskjellige deler til samme rytme, som han mener forklarer hvordan hjernen vår koordinerer seg. I tiårene siden har feltet vært kontroversielt og ofte studert, ofte ved å implantere elektroner i hodebunnen eller hjernen for å indusere svingninger. Det har vist seg å påvirke hukommelse, oppmerksomhet, bevissthet og til og med schizofreni, men Tsais anvendelse av lys for å påvirke det i Alzheimers er ny.
"Det de gjorde, de reverserte kausaliteten, sa de, kanskje det er den forstyrrede tidsmessige dynamikken i systemet som forårsaker den syke tilstanden, " sier Singer. Selv om det tidligere har vist seg at gammasvingninger er svekket hos mennesker med Alzheimers, var det denne inspeksjonen av tidslinjen som førte Tsai til eksperimentet hennes.
"Vi ønsket først å vite, hvor tidlig skjer denne svekkelsen?" Sier Tsai. “Hvis det skjer sent, samtidig med hukommelse og annen skade som skjer, kan svekkede svingninger bare være en av konsekvensene av sykdommen. Men hvis den oppstår tidlig, har den potensialet til å bidra til manifestasjonen av sykdommen. ”
Det er ikke helt klart hvorfor induserte gammasvingninger ser ut til å føre til mindre plakk, men Tsai har et par ideer. For det første ser generasjonen av plaketten ut til å være undertrykt. Dette er spesielt overraskende, sier Tsai, på grunn av omfanget - de så en reduksjon på 50 prosent - og fordi det ikke er vist noen direkte sammenheng mellom gammasvingninger og beta-amyloidplakk.
Et annet kjent trekk som sees hos Alzheimers er dysfunksjonen til microglia celler. Normalt betraktet som immuncellene i hjernen, ved å tømme giftige materialer og rusk, klarer de ikke å operere, eller kan til og med forårsake betennelse hos Alzheimers pasienter. "Deres normale funksjon er å fjerne giftige materialer og rusk rundt hjernen, og holde alle fornøyde, " sier Tsai. Da studien viste økt mikroglia cellefunksjon under behandlingen, resonnerte forskerne at dette kan være en av måtene - sammen med å forhindre oppstått av ny plakk - at svingningene bidrar til en reduksjon i plakk.
Fordi svingningene er indusert visuelt, er plakkreduksjonen som studien har sett, begrenset til den visuelle cortex i hjernen, og ser ut til å slite ut om omtrent en dag. Annen kommende forskning inkluderer å øke varigheten av eksperimentet, for å se om effektene vil vare lenger og spre seg gjennom hjernen, slik resultater fra Singers forskning antydet. Det kan til og med være nyttig i andre sykdommer som viser unormale gammasvingninger, som autisme og psykiatriske lidelser, sier Tsai. Hun har grunnlagt et selskap som heter Cognito Therapeutics for å arbeide mot menneskelige forsøk.
