Alzheimer-Immagine Credit Public Domain-
La prova che la stimolazione sensoriale non invasiva dei ritmi cerebrali a frequenza gamma di 40 Hz può ridurre la patologia e i sintomi dell’Alzheimer, già dimostrata con luce e suono da più gruppi di ricerca su topi e umani, ora si estende alla stimolazione tattile.
Un nuovo studio condotto da scienziati del MIT mostra che i topi modello di Alzheimer esposti a vibrazioni di 40 Hz all’ora al giorno per diverse settimane hanno mostrato un miglioramento della salute del cervello e della funzione motoria rispetto ai controlli non trattati.
Il gruppo del MIT non è il primo a dimostrare che la stimolazione tattile a frequenza gamma può influenzare l’attività cerebrale e migliorare la funzione motoria, ma sono i primi a dimostrare che la stimolazione può anche ridurre i livelli della proteina tau fosforilata caratteristica dell’Alzheimer, impedire ai neuroni di morire o perdere le loro connessioni del circuito sinapsi e ridurre il danno al DNA neurale.
“Questo lavoro dimostra una terza modalità sensoriale che possiamo usare per aumentare la potenza gamma nel cervello”, ha detto Li-Huei Tsai, autore corrispondente dello studio, Direttore del Picower Institute for Learning and Memory e dell’Aging Brain Initiative al MIT e Picower Professor presso il Dipartimento di Scienze Cognitive (BCS).
“Siamo molto entusiasti di vedere che la stimolazione tattile a 40 Hz avvantaggia le capacità motorie, cosa che non è stata dimostrata con le altre modalità. Sarebbe interessante vedere se la stimolazione tattile può giovare ai soggetti umani con compromissione della funzione motoria“.
Ho-Jun Suk, Nicole Buie, Guojie Xu e Arit Banerjee sono gli autori principali dello studio pubblicato in Frontiers in Aging Neuroscience e Ed Boyden, Professore di Neurotecnologia al MIT, è co-autore senior dell’articolo. Boyden, un membro affiliato del The Picwoer Institute e del K. Lisa Yang Cener for Bionics.
In una serie di articoli iniziati nel 2016, una collaborazione guidata dal laboratorio di Tsai ha dimostrato che lo sfarfallio della luce e/o il ticchettio del suono a 40 Hz (una tecnologia chiamata GENUS per Gamma Entrainment Using Sensory stimuli), riduce i livelli di proteine beta-amiloide e tau, previene la morte dei neuroni e preserva le sinapsi e sostiene anche l’apprendimento e la memoria in una varietà di modelli murini di malattia di Alzheimer.
Più recentemente, in studi clinici pilota, il team ha dimostrato che la stimolazione luminosa e sonora a 40 Hz era sicura, aumentava con successo l’attività cerebrale e la connettività e sembrava produrre significativi benefici clinici in una piccola coorte di volontari umani con malattia di Alzheimer in fase iniziale.
Altri gruppi hanno replicato e confermato i benefici per la salute della stimolazione sensoriale a 40 Hz e una società spin-off del MIT, Cognito Therapeutics, ha avviato studi clinici di fase III sulla stimolazione luminosa e sonora come trattamento dell’Alzheimer.
Il nuovo studio ha testato se la stimolazione tattile a 40 Hz di tutto il corpo ha prodotto benefici significativi in due modelli murini comunemente usati della neurodegenerazione di Alzheimer, il topo Tau P301S che ricapitola la patologia tau della malattia e il topo CK-p25 che ricapitola la perdita di sinapsi e danni al DNA osservati nelle malattie umane.
Il team ha concentrato le sue analisi in due aree del cervello: la corteccia somatosensoriale primaria (SSp), dove vengono elaborate le sensazioni tattili e la corteccia motoria primaria (MOp), dove il cervello produce comandi di movimento per il corpo.
Per produrre la stimolazione della vibrazione, i ricercatori hanno posizionato gabbie di topo sopra altoparlanti che riproducevano un suono a 40 Hz che ha fatto vibrare le gabbie. I topi di controllo non stimolati erano in gabbie intervallati nella stessa stanza in modo che tutti i topi sentissero lo stesso suono a 40 Hz. Le differenze misurate tra i topi stimolati e quelli di controllo sono state quindi effettuate mediante l’aggiunta della stimolazione tattile.
In primo luogo i ricercatori hanno confermato che la vibrazione a 40 Hz ha fatto la differenza nell’attività neurale nel cervello di topi sani (cioè non affetti da Alzheimer). Come misurato dall’espressione della proteina c-fos, l’attività è aumentata di due volte nella SSp e più di 3 volte nella MOp, un aumento statisticamente significativo in quest’ultimo caso.
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Una volta che i ricercatori hanno saputo che la stimolazione tattile a 40 Hz poteva aumentare l’attività neurale, hanno valutato l’impatto sulla malattia nei due modelli murini. Per assicurarsi che entrambi i sessi fossero rappresentati, il team ha utilizzato topi P301S maschi e topi CK-p25 femmine.
I topi P301S stimolati per tre settimane hanno mostrato una significativa conservazione dei neuroni rispetto ai controlli non stimolati in entrambe le regioni del cervello. I topi stimolati hanno anche mostrato riduzioni significative della tau nella SSp di due misure e hanno mostrato tendenze simili nella MOp.
Immagine: un dettaglio ingrandito di una figura nel documento evidenzia riduzioni della tau fosforilata (magenta) nei neuroni corticali somatosensoriali primari nei topi modello Tau P301S trattati con stimolazione tattile a 40 Hz (a destra). Un’immagine da un controllo non trattato è sulla sinistra. Credito: Tsai Lab/MIT Picower Institute
I topi CK-p25 hanno ricevuto sei settimane di stimolazione vibratoria. Questi topi hanno mostrato livelli più elevati di marcatori proteici sinaptici in entrambe le regioni del cervello rispetto ai topi di controllo non vibrati. Hanno anche mostrato livelli ridotti di danno al DNA.
Infine il team ha valutato le capacità motorie dei topi esposti alla vibrazione rispetto a quelli non esposti. Hanno scoperto che entrambi i modelli di topo erano in grado di rimanere su un’asta rotante molto più a lungo. I topi P301S si sono anche aggrappati a una rete metallica per un tempo significativamente più lungo rispetto ai topi di controllo, mentre i topi CK-p25 hanno mostrato una tendenza positiva, sebbene non significativa.
“L’attuale studio, insieme ai nostri studi precedenti che utilizzano GENUS visivo o uditivo, dimostra la possibilità di utilizzare la stimolazione sensoriale non invasiva come una nuova strategia terapeutica per migliorare la patologia e migliorare le prestazioni comportamentali nelle malattie neurodegenerative”, hanno concluso gli autori.
