Stimulering af hjernen ved 40 Hz til behandling af Alzheimers sygdom

Hvad hvis udsættelse for 40 Hz lys og lyd kunne fremme en sundere hjerne?

Det er hypotesen for forskere ved Picower Instituttet for Læring og Hukommelse hos MIT.

Gammabånds hjernerytmer, især dem ved 40 Hz, er blevet forbundet med storstilet hjernenetværksaktivitet, arbejdshukommelse, sensorisk behandling, rumlig navigation, opmærksomhed og mere. Forskning har også vist ændrede 40 Hz-rytmer hos patienter med Alzheimers sygdom, epilepsi og skizofreni, siger Li-Huei Tsai, professor ved MIT og direktør for The Picower Institute.

I slutningen af ​​2000'erne demonstrerede et samarbejde med Tsai's laboratorium en måde at stimulere større 40 Hz rytmekraft i musehjernen. Tsai's forskergruppe mente derefter, at de kunne udnytte 40 Hz-stimulering til at påvirke forløbet af Alzheimers sygdom.

Deres indledende eksperimenter var vellykkede – 40 Hz-stimulering forbedrede gamma-rytmestyrken og synkroniseringen og reducerede amyloid- og tau-niveauer (kendetegnende Alzheimers proteiner) – men eksperimenterne havde brugt en invasiv teknologi, optogenetik, til at give næring til 40 Hz strøm og synkronisering.

"MIT-kollega og samarbejdspartner Emery N Brown foreslog, at for at vi kunne fremme en terapi, ville vi være nødt til at finde en mindre invasiv metode til at øge 40 Hz-rytmer," siger Tsai. "Vores team prøvede sensorisk stimulation i mus, og det virkede."

Efterfølgende eksperimenter med 40 Hz lys- og lydeksponering reducerede ikke kun Alzheimers-relateret patologi, men bevarede også neuroner, synaptiske forbindelser og indlæring og hukommelse hos mus.

Sansestimulering er baseret på begrebet neural entrainment, den proces, hvorved neural aktivitetsfase låser sig til sensoriske rytmer og forbedrer forskellige aspekter af kognitiv behandling. Forskernes første 40 Hz sansestimuleringsundersøgelser i mus blev offentliggjort i midten til slutningen af ​​2010'erne. Opmuntret af resultaterne af dette arbejde gik de videre til tidlige kliniske undersøgelser, der testede sikkerheden, gennemførligheden og effektiviteten af ​​40 Hz sensorisk stimulering hos mennesker.

40 Hz sensorisk stimulation går ind i kliniske forsøg

Forskernes seneste arbejde, offentliggjort i PLoS ONE, deler resultater fra gruppens kliniske fase I- og IIA-studier, som blev ledet af Diane Chan, en neurolog ved Massachusetts General Hospital (MGH) og postdoc klinisk stipendiat i Tsai's laboratorium.

Undersøgelsesdeltagere blev udsat for 40 Hz-stimulering i en time om dagen i mindst tre måneder ved hjælp af et hjemmebaseret lyspanel synkroniseret med en højttaler. Elektroencefalogram (EEG) elektroder målte 40 Hz rytme og synkronisering efter eksponering. Fase IIA-studiet (som omfattede 15 personer med tidligt stadie af Alzheimers sygdom) omfattede også opfølgningsbesøg, MR-scanninger af hjernevolumen, kognitiv testning og søvnovervågning. Behandlings- og kontrolgrupper i fase IIA-studiet blev matchet efter alder, køn, APOE-status og kognitive score.

Deltagerne rapporterede ingen alvorlige bivirkninger fra 40 Hz-stimuleringen og var over 90 % kompatible i deres brug af det hjemmebaserede udstyr. EEG hovedbundselektrodemålinger viste signifikante stigninger i 40 Hz rytmestyrke på frontale og occipitale steder blandt kognitivt normale deltagere og frivillige med mild Alzheimers sygdom. De otte fase IIA-deltagere, der modtog behandlingen, oplevede ikke signifikante reduktioner i hippocampus volumen eller stigninger i ventrikelvolumen, mens kontroller gjorde. Behandlede patienter udviste også bedre forbindelse på tværs af hjerneregioner involveret i kognitive og visuelle behandlingsnetværk.

Tsai siger, at resultaterne fra disse tidlige menneskelige forsøg skal fortolkes med forsigtig optimisme. Efter tre måneder viste hverken behandlings- eller kontrolgruppen nogen forskel på de fleste kognitive tests (behandlingsgruppen forbedrede sig kun på at forbinde navne og ansigter), men fase I- og fase IIA-studierne blev udført i små kohorter og med begrænset opfølgning pga. til COVID-19-pandemien. Gruppens undersøgelser i mus havde vist, at for at kognitive og fordele skal være langvarige, bør 40 Hz sensorisk stimulation leveres kronisk (konsekvent over en lang periode).

"[Vores] resultater er ikke tilstrækkelige beviser for effektivitet, men vi mener, at de klart understøtter at fortsætte med en mere omfattende undersøgelse af 40 Hz sensorisk stimulering som et potentielt ikke-invasivt terapeutisk middel til Alzheimers sygdom," siger Tsai i en pressemeddelelse fra MIT.

Kognitoterapi, en nystartet virksomhed grundlagt af Tsai og Ed Boyden, en neuroteknologiprofessor ved MIT, går nu videre med fase III kliniske forsøg med 40 Hz sensorisk stimulering.

I en anden forskningslinje lancerer Picower Institute-gruppen og MGH en undersøgelse for at teste, om 40 Hz sensorisk stimulering kan være en effektiv forebyggende foranstaltning hos mennesker med risiko for at udvikle Alzheimers sygdom. En anden undersøgelse vil teste for fordele hos personer med Downs syndrom. De planlægger også at undersøge brugen af ​​40 Hz sensorisk stimulation hos mennesker med Parkinsons sygdom og udfører igangværende cellekultureksperimenter for bedre at forstå det cellulære og molekylære grundlag for 40 Hz stimuleringseffekter.

Hyperbar iltbehandling kan bremse eller endda vende Alzheimers sygdomspatologi

Tsai siger, at denne forskning er et vidnesbyrd om nysgerrighedsdrevet videnskab, og hun opfordres til at se andre forskere teste ikke-invasiv 40 Hz-stimulering som en potentiel terapi for Alzheimers sygdom og offentliggøre resultaterne af deres egne undersøgelser.

"Vores originale eksperimenter i 2009, der forbedrede 40 Hz-rytmer, var rent nysgerrighedsdrevet og blev ikke udført med et klinisk endepunkt i tankerne," forklarer Tsai. "Historien om alt, hvad der er sket i dette forskningsprogram siden da, kan vise sig at illustrere endnu en gang, at grundlæggende, nysgerrighedsdrevet videnskabelig forskning kan producere vigtige, samfundsmæssigt gavnlige, praktiske resultater."

• SEO Powered Content & PR Distribution. Bliv forstærket i dag.
• Platoblokkæde. Web3 Metaverse Intelligence. Viden forstærket. Adgang her.
• Kilde: https://physicsworld.com/a/stimulating-the-brain-at-40-hz-to-treat-alzheimers-disease/