Stimolazione sensoriale a 40Hz blocca l’Alzheimer

Roma –  La stimolazione sensoriale, tramite effetti visivi generati con la luce e il suono alla frequenza del ritmo cerebrale gamma di 40 Hz, ha ridotto la progressione della malattia di Alzheimer e facilitato il trattamento dei sintomi sia in volontari umani che in topi di laboratorio. Lo dimostra un nuovo studio condotto dai ricercatori del Picower Institute for Learning and Memory del MIT, pubblicato su Nature. Gli scienziati, utilizzando un modello murino affetto dalla malattia, hanno scoperto un meccanismo chiave che potrebbe contribuire a rallentare l’Alzheimer: l’eliminazione delle proteine amiloidi, segno distintivo della patologia, attraverso il sistema glinfatico del cervello, una rete “idraulica, scoperta di ricente, parallela ai vasi sanguigni del cervello. “Da quando abbiamo pubblicato i primi risultati nel 2016, le persone mi hanno chiesto come funziona, perché 40 Hz e perché non qualche altra frequenza”, ha detto Li-Huei Tsai, professore di neuroscienze Picower, direttore del Picower Institute e della Aging Brain Initiative del MIT e autore senior dello studio. “Si tratta di domande molto importanti che abbiamo risolto dopo un duro lavoro in laboratorio”, ha continuato Tsai. La ricerca descrive una serie di esperimenti, guidati da Mitch Murdock, quando era dottorando in Brain and Cognitive Sciences al MIT, che dimostrano che, quando la stimolazione sensoriale gamma aumenta la potenza e la sincronia a 40 Hz nel cervello dei topi spinge un particolare tipo di neuroni a rilasciare peptidi. I risultati dello studio suggeriscono, inoltre, che questi brevi segnali proteici guidano processi specifici che promuovono una maggiore eliminazione dell’amiloide attraverso il sistema glinfatico. “Non abbiamo ancora una mappa lineare dell’esatta sequenza di eventi che si verifica”, ha affermato Murdock, che è stato supervisionato congiuntamente da Tsai e dal coautore e collaboratore, Ed Boyden, Y. Eva Tan Professor of Neurotechnology al MIT, membro del McGovern Institute for Brain Research e membro affiliato del The Picower Institute. “Ma, i risultati dei nostri esperimenti supportano questa via di eliminazione attraverso le principali vie glinfatiche”, ha proseguito Murdock. Poiché ricerche precedenti hanno dimostrato che il sistema glinfatico è un condotto chiave per l’eliminazione dei rifiuti cerebrali e può essere regolato dai ritmi cerebrali, il gruppo di ricerca di Tsai e Murdock ha ipotizzato che potrebbe contribuire a spiegare le osservazioni precedenti del laboratorio secondo cui la stimolazione sensoriale gamma riduce i livelli di amiloide nei topi modello affetti da Alzheimer. Lavorando con topi “5XFAD”, modello genetico dell’Alzheimer, Murdock e i coautori hanno replicato i risultati precedenti del laboratorio, secondo cui la stimolazione sensoriale a 40 Hz aumenta l’attività neuronale nel cervello e riduce i livelli di amiloide. Poi, hanno cercato di misurare se ci fosse un cambiamento correlato nei fluidi che scorrono attraverso il sistema glinfatico per rimuovere i rifiuti. In effetti, hanno misurato un aumento del liquido cerebrospinale nel tessuto cerebrale dei topi trattati con stimolazione sensoriale gamma, rispetto ai controlli non trattati. Gli scienziati hanno anche misurato un aumento della velocità di uscita del liquido interstiziale dal cervello. Inoltre, nei topi trattati con i raggi gamma è stato registrato un aumento del diametro dei vasi linfatici che drenano i fluidi e un maggiore accumulo di amiloide nei linfonodi cervicali, che sono il sito di drenaggio di questo flusso. Per capire le ragioni di questo aumento del flusso di fluidi, la squadra di ricercatori si è concentrata sul canale idrico dell’acquaporina 4, chiamato AQP4, delle cellule astrocitarie, che consente alle cellule di facilitare lo scambio di fluidi glinfatici. Bloccando la funzione dell’APQ4 con una sostanza chimica, si è impedito alla stimolazione sensoriale gamma di ridurre i livelli di amiloide e di migliorare l’apprendimento e la memoria dei topi. E quando, come ulteriore prova, gli scienziati hanno usato una tecnica genetica per interrompere l’AQP4, anche questa ha interferito con la clearance dell’amiloide guidata dai raggi gamma. Oltre allo scambio di fluidi, promosso dall’attività dell’APQ4 negli astrociti, un altro meccanismo con cui le onde gamma promuovono il flusso glinfatico è l’aumento della pulsazione dei vasi sanguigni vicini. Diverse misurazioni hanno mostrato una maggiore pulsatilità arteriosa nei topi sottoposti a stimolazione sensoriale gamma rispetto ai controlli non trattati. Una delle migliori fra le nuove tecniche per tracciare il modo in cui una condizione, come la stimolazione sensoriale gamma, influisca su diversi tipi di cellule, è quella di sequenziare il loro RNA per seguire i cambiamenti nell’espressione genetica. Utilizzando questo metodo, la squadra di Tsai e Murdock ha osservato che la stimolazione sensoriale gamma promuoveva effettivamente cambiamenti coerenti con l’aumento dell’attività AQP4 degli astrociti. I dati di sequenziamento dell’RNA hanno, inoltre, rivelato che, in seguito alla stimolazione sensoriale gamma, un sottogruppo di neuroni, chiamati interneuroni, ha registrato un notevole aumento nella produzione di diversi peptidi. Ciò non sorprende, in quanto è noto che il rilascio di peptidi dipende dalle frequenze del ritmo cerebrale, ma è comunque degno di nota perché un peptide in particolare, il VIP, è associato a benefici contro l’Alzheimer e contribuisce alla regolazione delle cellule vascolari, del flusso sanguigno e della clearance glinfatica. Cogliendo questo intrigante risultato, il gruppo di scienziati ha eseguito dei test che hanno rivelato un aumento del VIP nel cervello dei topi trattati con i raggi gamma. I ricercatori hanno anche impiegato un sensore di rilascio di peptidi e hanno notato che la stimolazione sensoriale gamma determinava un aumento del rilascio di peptidi dagli interneuroni che esprimono il VIP. Infine, per scoprire se il rilascio di peptidi stimolato dai raggi gamma avesse mediato la clearance glinfatica dell’amiloide, la squadra di ricerca ha condotto un altro esperimento. Gli scienziati hanno prima spento chimicamente i neuroni VIP, poi hanno esposto i topi alla stimolazione sensoriale gamma, scoprendo che non vi era più alcun aumento della pulsatilità arteriosa e anche la clearance dell’amiloide, stimolata dai raggi gamma, non era più presente. “Pensiamo che siano coinvolti molti neuropeptidi”, ha commentato Murdock. “Una nuova importante direzione per la ricerca del laboratorio sarà quella di determinare quali altri peptidi o altri fattori molecolari possono essere guidati dalla stimolazione sensoriale gamma”, ha aggiunto Tsai. “Sebbene, questo lavoro si concentri su quello che probabilmente è un meccanismo importante, ovvero la clearance linfatica dell’amiloide, con cui la stimolazione sensoriale gamma aiuta il cervello, probabilmente non è l’unico processo di fondo che conta”, hanno sottolineato Tsai e Murdock. “Gli effetti di eliminazione mostrati in questo studio si sono verificati piuttosto rapidamente, ma negli esperimenti di laboratorio e negli studi clinici sono state necessarie settimane o mesi di stimolazione sensoriale gamma cronica per avere effetti duraturi sulla cognizione”, hanno precisato Tsai e Murdock. Con ogni nuovo studio, tuttavia, gli scienziati imparano di più su come la stimolazione sensoriale dei ritmi cerebrali possa aiutare a trattare i disturbi neurologici. (30Science.com)