Stimulerar hjärnan vid 40 Hz för att behandla Alzheimers sjukdom

Tänk om exponering för 40 Hz ljus och ljud kan främja en friskare hjärna?

Det är hypotesen för forskare vid Picower-institutet för lärande och minne vid MIT.

Gammabands hjärnrytmer, särskilt de vid 40 Hz, har associerats med storskalig hjärnnätverksaktivitet, arbetsminne, sensorisk bearbetning, rumslig navigering, uppmärksamhet och mer. Forskning har också visat förändrade 40 Hz-rytmer hos patienter med Alzheimers sjukdom, epilepsi och schizofreni, säger Li-Huei Tsai, professor vid MIT och chef för The Picower Institute.

I slutet av 2000-talet visade ett samarbete inklusive Tsais labb ett sätt att stimulera större 40 Hz rytmkraft i mushjärnan. Tsais forskargrupp ansåg då att de kunde utnyttja 40 Hz-stimulering för att påverka förloppet av Alzheimers sjukdom.

Deras initiala experiment var framgångsrika – 40 Hz-stimulering förbättrade kraften och synkroniseringen av gammarytmen, och minskade amyloid- och tau-nivåerna (kännetecknande Alzheimers proteiner) – men experimenten hade använt en invasiv teknologi, optogenetik, för att driva 40 Hz kraft och synkronisering.

"MIT-kollegan och samarbetspartnern Emery N Brown föreslog att för att vi skulle kunna avancera en terapi skulle vi behöva hitta en mindre invasiv metod för att öka 40 Hz-rytmerna", säger Tsai. "Vårt team försökte sensorisk stimulering på möss, och det fungerade."

Efterföljande experiment med 40 Hz ljus- och ljudexponering minskade inte bara Alzheimers-relaterad patologi utan bevarade också neuroner, synaptiska kopplingar och inlärning och minne hos möss.

Sensorisk stimulering är baserad på konceptet neural entrainment, den process genom vilken neural aktivitetsfas låser sig till sensoriska rytmer och förbättrar olika aspekter av kognitiv bearbetning. Forskarnas första 40 Hz sensoriska stimuleringsstudier på möss publicerades i mitten till slutet av 2010-talet. Uppmuntrade av resultaten av det arbetet gick de vidare till kliniska studier i ett tidigt skede som testade säkerheten, genomförbarheten och effekten av 40 Hz sensorisk stimulering hos människor.

40 Hz sensorisk stimulering går in i kliniska prövningar

Forskarnas senaste arbete, publicerat i PLoS ONE, delar resultat från gruppens kliniska fas I- och IIA-studier, som leddes av Diane Chan, en neurolog vid Massachusetts General Hospital (MGH) och postdoktor i Tsai's labb.

Studiedeltagare exponerades för 40 Hz-stimulering under en timme om dagen i minst tre månader med hjälp av en hembaserad ljuspanel synkroniserad med en högtalare. Elektroencefalogram (EEG) elektroder mätte 40 Hz rytm och synkronisering efter exponering. Fas IIA-studien (som inkluderade 15 personer med tidigt stadium av Alzheimers sjukdom) inkluderade också uppföljningsbesök, MRI-skanningar av hjärnvolym, kognitiva tester och sömnövervakning. Behandlings- och kontrollgrupper i fas IIA-studien matchades efter ålder, kön, APOE-status och kognitiva poäng.

Deltagarna rapporterade inga allvarliga negativa effekter från 40 Hz-stimuleringen och var över 90 % kompatibla i sin användning av den hembaserade utrustningen. EEG-elektrodmätningar i hårbotten visade signifikanta ökningar i 40 Hz rytmkraft vid frontala och occipitala platser bland kognitivt normala deltagare och frivilliga med mild Alzheimers sjukdom. De åtta fas IIA-deltagare som fick behandlingen upplevde inte signifikanta minskningar av hippocampus volym eller ökningar i ventrikelvolym, medan kontroller gjorde. Behandlade patienter uppvisade också bättre anslutningsmöjligheter över hjärnregioner involverade i kognitiva och visuella bearbetningsnätverk.

Tsai säger att resultaten från dessa tidiga mänskliga försök bör tolkas med försiktig optimism. Efter tre månader visade varken behandlings- eller kontrollgruppen några skillnader på de flesta kognitiva tester (behandlingsgruppen förbättrades endast på att associera namn och ansikten), men fas I- och fas IIA-studierna genomfördes i små kohorter och med begränsad uppföljning p.g.a. till covid-19-pandemin. Gruppens studier på möss hade visat att för att kognitiva och fördelar ska vara långvariga, bör 40 Hz sensorisk stimulering levereras kroniskt (konsekvent över en lång tidsperiod).

"[Våra] resultat är inte tillräckliga bevis på effekt, men vi tror att de tydligt stöder att fortsätta med en mer omfattande studie av 40 Hz sensorisk stimulering som en potentiell icke-invasiv terapi för Alzheimers sjukdom," säger Tsai i ett pressmeddelande från MIT.

Cognito Therapeutics, ett nystartat företag grundat av Tsai och Ed Boyden, en neuroteknologiprofessor vid MIT, går nu vidare med kliniska fas III-prövningar av 40 Hz sensorisk stimulering.

I en annan forskningslinje lanserar Picower Institute-gruppen och MGH en studie för att testa om 40 Hz sensorisk stimulering kan vara en effektiv förebyggande åtgärd hos personer med risk för att utveckla Alzheimers sjukdom. En annan studie kommer att testa fördelar hos personer med Downs syndrom. De planerar också att undersöka användningen av 40 Hz sensorisk stimulering hos personer med Parkinsons sjukdom och utför pågående cellodlingsexperiment för att bättre förstå den cellulära och molekylära grunden för 40 Hz stimuleringseffekter.

Hyperbar syrebehandling kan bromsa eller till och med vända Alzheimers sjukdomspatologi

Tsai säger att denna forskning är ett bevis på nyfikenhetsdriven vetenskap och hon uppmuntras att se andra forskare testa icke-invasiv 40 Hz-stimulering som en potentiell terapi för Alzheimers sjukdom och publicera resultaten av sina egna studier.

"Våra ursprungliga experiment 2009 som förbättrade 40 Hz-rytmer var rent nyfikenhetsdrivna och utfördes inte med en klinisk slutpunkt i åtanke," förklarar Tsai. "Berättelsen om allt som har hänt i det här forskningsprogrammet sedan dess kan visa sig återigen illustrera att grundläggande, nyfikenhetsdriven vetenskaplig forskning kan ge viktiga, samhälleligt fördelaktiga, praktiska resultat."

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/stimulating-the-brain-at-40-hz-to-treat-alzheimers-disease/