Immagine, una striscia luminosa tremolante usata per esporre i topi a stimoli luminosi a 40 Hertz nel laboratorio di Annabelle Singer. L’esposizione ha provocato rilasci molto forti di sostanze chimiche di segnalazione nel cervello. Credito: Georgia Tech / Allison Carter
Per oltre un secolo, la malattia di Alzheimer ha confuso tutti i tentativi di curarla. Ma negli ultimi anni, esperimenti sconcertanti con luce tremolante hanno mostrato risultati promettenti.
Ora, i ricercatori hanno sfruttato il modo in cui il tremolio della luce può funzionare. Hanno scoperto in laboratorio che l’esposizione alla luce che pulsa a 40 hertz – 40 battiti al secondo – fa sì che il cervello rilasci un’ondata di sostanze chimiche di segnalazione che possono aiutare a combattere la malattia.
Sebbene condotto su topi sani, questo nuovo studio è direttamente collegato a studi sull’uomo: malati di Alzheimer esposti alla luce e al suono a 40 Hz. Le intuizioni acquisite sui topi presso il Georgia Institute of Technology in collaborazione con la Emory University forniscono informazioni sui processi umani.
“Eseguirò campioni da topi in laboratorio e nello stesso tempo, un collega eseguirà un’analisi sorprendentemente simile sui campioni di liquidi dei pazienti”, ha affermato Kristie Garza, la prima autrice dello studio. Garza è un assistente di ricerca laureata nel laboratorio di Annabelle Singer presso la Georgia Tech e anche membro del programma di neuroscienze di Emory.
Una delle molecole di segnalazione in aumento, in particolare, è associata all’attivazione di cellule immunitarie cerebrali chiamate microglia, che eliminano il segno distintivo di Alzheimer: la placca beta amiloide, proteina spazzatura che si accumula tra le cellule cerebrali.
Segnalazione immunitaria
Nel 2016, i ricercatori hanno scoperto che una luce tremante a 40 Hz ha mobilitato la microglia nei topi affetti da Alzheimer per ripulire il cervello da quell’accumulo di proteine spazzatura. Il nuovo studio ha cercato la chimica del cervello che collega lo sfarfallio con microglia e altra attivazione immunitaria nei topi ed ha esposto un’ondata di 20 citochine, piccole proteine secrete dalle cellule e che segnalano ad altre cellule. Accompagnando il rilascio di citochine, la chimica interna delle cellule – l’attivazione delle proteine da parte dei gruppi fosfato – ha lasciato un forte segno.
“Sotto stimolazione della luce tremante, le fosfoproteine sono apparse per prime e la nostra ipotesi è che abbiano scatenato il rilascio delle citochine“, ha detto Singer, che ha co-guidato il nuovo studio ed è un assistente Professore nel Wallace H. Coulter Dipartimento di Ingegneria biomedica presso Georgia Tech and Emory.
“Oltre alle citochine che possono essere segnalate alla microglia, una serie di fattori che abbiamo identificato hanno il potenziale per supportare la salute neurale”, ha detto Levi Wood, che ha co-condotto lo studio con Singer ed è Professore associato presso la George W. Woodruff School della Georgia Tech di ingegneria meccanica.
Il team ha pubblicato i suoi risultati sul Journal of Neuroscience il 5 febbraio 2020. La ricerca è stata finanziata dall’Istituto Nazionale di Malattie Neurologiche e Stroke presso il National Institutes of Health e dalla Packard Foundation.
Singer è stato co-primo autore dello studio originale del 2016 presso il Massachusetts Institute of Technology, in cui gli effetti terapeutici della luce tremolante a 40 Hz sono stati scoperti per la prima volta nei topi.
Tra realtà e fantascientifica
Dopo molti decenni di fallimenti negli studi sui farmaci per l’Alzheimer che costano miliardi, la luce tremolante come terapia per l’ Alzheimer potenzialmente riuscita sembra surreale anche ai ricercatori!
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“A volte sembra fantascienza”, ha detto Singer. ” La frequenza di 40 Hz deriva dall’osservazione che i cervelli dei malati di Alzheimer soffrono fin dall’inizio della mancanza di onde gamma, momenti di onde cerebrali dolci e costanti che agiscono come un ritmo di danza per l’attività dei neuroni. La frequenza più comune della luce tremolante si aggira intorno ai 40 Hz. Esporre i topi a quel leggero sfarfallio di luce e a quella frequenza, ha ripristinato le onde gamma e sembra anche aver prevenuto gravi danni al cervello di Alzheimer. In aggiunta alla surrealtà, l’attività delle onde gamma è stata anche associata a pratiche di espansione della mente esoterica, in cui i praticanti eseguono meditazione leggera e sana. Quindi, nel 2016, la ricerca ha collegato le onde gamma anche alla memoria di lavoro, un tasto funzione per allenare il pensiero.
Nel presente studio, le citochine in aumento hanno suggerito una connessione con l’attività microgliale e, in particolare, il fattore di stimolazione delle colonie di macrofagi delle citochine (M-CSF). “M-CSF è stato il segnale che ha urlato l’attivazione della microglia!”, ha detto Singer. I ricercatori cercheranno una connessione causale all’attivazione della microglia in uno studio imminente, ma “l’ondata generale di citochine è un buon segno in generale”, hanno detto i ricercatori.
“La stragrande maggioranza delle citochine è cresciuta, alcune antinfiammatorie e altre infiammatorie, ed è stata una risposta transitoria”, ha detto Wood. “Spesso, una risposta infiammatoria transitoria può favorire la clearance del patogeno; può favorire la riparazione”. “In generale, pensi che una risposta infiammatoria sia cattiva se è cronica, ma questa risposta è stata rapida e poi abbandonata, quindi pensiamo che sia stata probabilmente utile”, ha aggiunto Singer.
Tempistica chimica
La stimolazione a 40 Hz non ha richiesto molto tempo per innescare l’impulso di citochine. “Abbiamo trovato un aumento delle citochine dopo un’ora di stimolazione”, ha detto Garza. “Abbiamo visto segnali di fosfoproteina dopo circa 15 minuti di sfarfallio della luce. Forse sono bastati circa 15 minuti per avviare i processi all’interno delle cellule e sono stati necessari circa 45 minuti in più affinché le cellule secernano citochine. È troppo presto per saperlo!”.
Bomba a 20 Hz
Come controlli, i ricercatori hanno realizzato tre ulteriori test con stimoli luminosi e, con loro grande sorpresa, tutti e tre hanno avuto un certo effetto sulle citochine. “A 20 Hz, i livelli di citochine erano molto bassi. Potrebbero anche essere utile. Potrebbero esserci circostanze in cui si desidera sopprimere le citochine”, ha detto Singer. “Pensiamo che diversi tipi di stimolazione potrebbero potenzialmente diventare una piattaforma di strumenti in una varietà di contesti come il Parkinson o la schizofrenia. Molti disturbi neurologici sono associati alla risposta immunitaria“.
IMPORTANTE:
Il team di ricerca mette in guardia contro le persone che improvvisano le terapie con la luce per conto proprio, poiché sono necessari ulteriori dati per stabilire accuratamente gli effetti sull’uomo e sbagliare le frequenze potrebbe persino causare danni.
Fonte, The Journal of Neuroscience
