Stimolare il cervello a 40 Hz per curare il morbo di Alzheimer

E se l'esposizione a luci e suoni a 40 Hz potesse promuovere un cervello più sano?

Questa è l'ipotesi degli scienziati a L'Istituto Picower per l'apprendimento e la memoria al MIT.

I ritmi cerebrali in banda gamma, in particolare quelli a 40 Hz, sono stati associati ad attività di rete cerebrale su larga scala, memoria di lavoro, elaborazione sensoriale, navigazione spaziale, attenzione e altro ancora. La ricerca ha anche mostrato ritmi alterati a 40 Hz nei pazienti con malattia di Alzheimer, epilessia e schizofrenia, afferma Li-Huei Tsai, professore al MIT e direttore del The Picower Institute.

Alla fine degli anni 2000, una collaborazione che includeva il laboratorio di Tsai ha dimostrato un modo per stimolare una maggiore potenza ritmica a 40 Hz nel cervello del topo. Il gruppo di ricerca di Tsai ha quindi ipotizzato di poter sfruttare la stimolazione a 40 Hz per influenzare il decorso della malattia di Alzheimer.

I loro esperimenti iniziali hanno avuto successo - la stimolazione a 40 Hz ha migliorato la potenza e la sincronia del ritmo gamma e ha ridotto i livelli di amiloide e tau (proteine ​​tipiche dell'Alzheimer) - ma gli esperimenti avevano utilizzato una tecnologia invasiva, l'optogenetica, per alimentare la potenza e la sincronia a 40 Hz.

"Il collega e collaboratore del MIT Emery N Brown ha suggerito che per far avanzare una terapia, avremmo bisogno di trovare un metodo meno invasivo per aumentare i ritmi a 40 Hz", afferma Tsai. "Il nostro team ha provato la stimolazione sensoriale nei topi e ha funzionato".

Esperimenti successivi che hanno utilizzato l'esposizione alla luce e al suono a 40 Hz non solo hanno ridotto la patologia correlata all'Alzheimer, ma hanno anche preservato i neuroni, le connessioni sinaptiche e l'apprendimento e la memoria nei topi.

La stimolazione sensoriale si basa sul concetto di trascinamento neurale, il processo mediante il quale la fase dell'attività neurale si blocca sui ritmi sensoriali e migliora vari aspetti dell'elaborazione cognitiva. I primi studi sulla stimolazione sensoriale a 40 Hz dei ricercatori nei topi sono stati pubblicati tra la metà e la fine degli anni 2010. Incoraggiati dai risultati di quel lavoro, sono passati a studi clinici in fase iniziale che hanno testato la sicurezza, la fattibilità e l'efficacia della stimolazione sensoriale a 40 Hz negli esseri umani.

La stimolazione sensoriale a 40 Hz entra negli studi clinici

L'ultimo lavoro dei ricercatori, pubblicato in PLoS ONE, condivide i risultati degli studi clinici di Fase I e IIA del gruppo, guidati da Diana Chan, un neurologo del Massachusetts General Hospital (CBM) e borsista clinico post-dottorato nel laboratorio di Tsai.

I partecipanti allo studio sono stati esposti a una stimolazione a 40 Hz per un'ora al giorno per almeno tre mesi utilizzando un pannello luminoso domiciliare sincronizzato con un altoparlante. Gli elettrodi dell'elettroencefalogramma (EEG) hanno misurato il ritmo e la sincronia di 40 Hz dopo l'esposizione. Lo studio di fase IIA (che comprendeva 15 persone con malattia di Alzheimer in fase iniziale) comprendeva anche visite di follow-up, scansioni MRI del volume cerebrale, test cognitivi e monitoraggio del sonno. I gruppi di trattamento e di controllo nello studio di fase IIA sono stati abbinati per età, sesso, stato APOE e punteggi cognitivi.

I partecipanti non hanno riportato effetti avversi gravi dalla stimolazione a 40 Hz e sono stati conformi per oltre il 90% nell'uso dell'attrezzatura domestica. Le misurazioni dell'elettrodo del cuoio capelluto EEG hanno mostrato aumenti significativi della potenza del ritmo a 40 Hz nei siti frontali e occipitali tra partecipanti cognitivamente normali e volontari con malattia di Alzheimer lieve. Gli otto partecipanti alla fase IIA che hanno ricevuto il trattamento non hanno sperimentato riduzioni significative del volume dell'ippocampo o aumenti del volume del ventricolo, mentre i controlli lo hanno fatto. I pazienti trattati hanno anche mostrato una migliore connettività tra le regioni del cervello coinvolte nelle reti di elaborazione cognitiva e visiva.

Tsai afferma che i risultati di questi primi test sull'uomo dovrebbero essere interpretati con cauto ottimismo. Dopo tre mesi, né il gruppo di trattamento né quello di controllo hanno mostrato differenze nella maggior parte dei test cognitivi (il gruppo di trattamento è migliorato solo nell'associazione di nomi e volti), ma gli studi di Fase I e Fase IIA sono stati condotti in piccole coorti e con un follow-up limitato a causa alla pandemia di COVID-19. Gli studi del gruppo sui topi avevano dimostrato che affinché i benefici cognitivi e benefici siano duraturi, la stimolazione sensoriale a 40 Hz dovrebbe essere erogata cronicamente (coerentemente per un lungo periodo di tempo).

"[I nostri] risultati non sono una prova sufficiente dell'efficacia, ma riteniamo che supportino chiaramente il proseguimento di uno studio più approfondito sulla stimolazione sensoriale a 40 Hz come potenziale terapia non invasiva per il morbo di Alzheimer", afferma Tsai in un comunicato stampa del MIT.

Cognitoterapia, una start-up fondata da Tsai e Ed Boyden, professore di neurotecnologia al MIT, sta ora procedendo con studi clinici di Fase III sulla stimolazione sensoriale a 40 Hz.

In un'altra linea di ricerca, il gruppo del Picower Institute e MGH stanno avviando uno studio per verificare se la stimolazione sensoriale a 40 Hz potrebbe essere una misura preventiva efficace nelle persone a rischio di sviluppare il morbo di Alzheimer. Un altro studio verificherà i benefici nelle persone con sindrome di Down. Stanno inoltre pianificando di studiare l'uso della stimolazione sensoriale a 40 Hz nelle persone con malattia di Parkinson e stanno eseguendo esperimenti di coltura cellulare in corso per comprendere meglio le basi cellulari e molecolari degli effetti della stimolazione a 40 Hz.

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Tsai afferma che questa ricerca è una testimonianza della scienza guidata dalla curiosità ed è incoraggiata a vedere altri ricercatori testare la stimolazione non invasiva a 40 Hz come potenziale terapia per il morbo di Alzheimer e pubblicare i risultati dei propri studi.

"I nostri esperimenti originali nel 2009 per migliorare i ritmi a 40 Hz erano puramente guidati dalla curiosità e non condotti con un obiettivo clinico in mente", spiega Tsai. "La storia di tutto ciò che è emerso in questo programma di ricerca da allora potrebbe dimostrare, ancora una volta, che la ricerca scientifica di base, guidata dalla curiosità, può produrre risultati pratici importanti, vantaggiosi per la società".

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/stimulating-the-brain-at-40-hz-to-treat-alzheimers-disease/