Usando luces LED que parpadean a una frecuencia específica, los investigadores del MIT han demostrado que pueden reducir sustancialmente las placas beta amiloides observadas en la enfermedad de Alzheimer, en la corteza visual de los ratones.
Este tratamiento parece funcionar al inducir ondas cerebrales conocidas como oscilaciones gamma, que los investigadores descubrieron que ayudan al cerebro a suprimir la producción de beta amiloide y vigorizar las células responsables de destruir las placas.
Se necesitará más investigación para determinar si un enfoque similar podría ayudar a los pacientes de Alzheimer, dice Li-Huei Tsai, el Profesor Picower de Neurociencia, director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, y autor principal del estudio, que aparece enla edición en línea del 7 de diciembre de Naturaleza .
"Es un gran 'si', porque se ha demostrado que muchas cosas funcionan en ratones, solo fallan en humanos", dice Tsai. "Pero si los humanos se comportan de manera similar a los ratones en respuesta a este tratamiento, diría que elel potencial es enorme, porque es muy poco invasivo y muy accesible "
Tsai y Ed Boyden, profesor asociado de ingeniería biológica y ciencias del cerebro y cognitivas en el MIT Media Lab y el Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro, quien también es autor del artículo de Nature, han comenzado una compañía llamada Cognito Therapeutics para buscarpruebas en humanos. Los autores principales del artículo son la estudiante graduada Hannah Iaccarino y la filial de investigación de Media Lab Annabelle Singer.
"Este importante anuncio puede anunciar un avance en la comprensión y el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, una terrible aflicción que afecta a millones de personas y sus familias en todo el mundo", dice Michael Sipser, decano de la Facultad de Ciencias del MIT. "Nuestros científicos del MIT tienenabrió la puerta a una dirección de investigación completamente nueva sobre este trastorno cerebral y los mecanismos que pueden causarlo o prevenirlo. Me parece extremadamente emocionante ".
estimulación de ondas cerebrales
La enfermedad de Alzheimer, que afecta a más de 5 millones de personas en los Estados Unidos, se caracteriza por placas de beta amiloide que se sospecha que son dañinas para las células cerebrales e interfieren con la función normal del cerebro. Estudios previos han insinuado que los pacientes con Alzheimer también tienen problemasOscilaciones gamma: se cree que estas ondas cerebrales, que oscilan entre 25 y 80 hertz ciclos por segundo, contribuyen a las funciones normales del cerebro, como la atención, la percepción y la memoria.
En un estudio de ratones que fueron genéticamente programados para desarrollar Alzheimer pero que aún no mostraban acumulación de placa o síntomas de comportamiento, Tsai y sus colegas encontraron alteraciones en las oscilaciones gamma durante los patrones de actividad que son esenciales para el aprendizaje y la memoria mientras corren un laberinto.
Luego, los investigadores estimularon las oscilaciones gamma a 40 hertz en una región del cerebro llamada hipocampo, que es fundamental en la formación y recuperación de la memoria. Estos estudios iniciales se basaron en una técnica conocida como optogenética, co-iniciada por Boyden, que permite a los científicoscontrole la actividad de las neuronas genéticamente modificadas al iluminarlas. Con este enfoque, los investigadores estimularon ciertas células cerebrales conocidas como interneuronas, que luego sincronizan la actividad gamma de las neuronas excitadoras.
Después de una hora de estimulación a 40 hertzios, los investigadores encontraron una reducción del 40 al 50 por ciento en los niveles de proteínas beta amiloides en el hipocampo. La estimulación en otras frecuencias, que van de 20 a 80 hertzios, no produjo esta disminución.
Tsai y sus colegas comenzaron a preguntarse si las técnicas menos invasivas podrían lograr el mismo efecto. Tsai y Emery Brown, el profesor Edward Hood Taplin de Ingeniería Médica y Neurociencia Computacional, miembro del Instituto Picower, y autor del artículo, se les ocurrió la idea de utilizar un estímulo externo, en este caso, la luz, para impulsar las oscilaciones gamma en el cerebro. Los investigadores construyeron un dispositivo simple que consiste en una tira de LED que puede programarse para parpadear a diferentes frecuencias.
Usando este dispositivo, los investigadores encontraron que una hora de exposición a la luz parpadeando a 40 hertzios mejoró las oscilaciones gamma y redujo a la mitad los niveles de beta amiloide en la corteza visual de los ratones en las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, las proteínas volvieron asus niveles originales en 24 horas.
Luego, los investigadores investigaron si un tratamiento más prolongado podría reducir las placas amiloides en ratones con una acumulación más avanzada de placas amiloides. Después de tratar a los ratones durante una hora al día durante siete días, tanto las placas como el amiloide flotante se redujeron notablemente.Los investigadores ahora están tratando de determinar cuánto duran estos efectos.
Además, los investigadores encontraron que los ritmos gamma también redujeron otro sello distintivo de la enfermedad de Alzheimer: la proteína Tau anormalmente modificada, que puede formar enredos en el cerebro.
El laboratorio de Tsai ahora está estudiando si la luz puede impulsar las oscilaciones gamma en regiones cerebrales más allá de la corteza visual, y los datos preliminares sugieren que esto es posible. También están investigando si la reducción en las placas amiloides tiene algún efecto sobre los síntomas conductuales de su Alzheimermodelos de ratones y si esta técnica podría afectar otros trastornos neurológicos que involucran alteraciones de las oscilaciones gamma.
dos modos de acción
Los investigadores también realizaron estudios para tratar de descubrir cómo las oscilaciones gamma ejercen sus efectos. Descubrieron que después de la estimulación gamma, el proceso para la generación de beta amiloide es menos activo. Las oscilaciones gamma también mejoraron la capacidad del cerebro para eliminar las proteínas beta amiloide,que normalmente es el trabajo de las células inmunes conocidas como microglia.
"Toman materiales tóxicos y restos celulares, limpian el medio ambiente y mantienen las neuronas sanas", dice Tsai.
En pacientes con Alzheimer, las células de la microglia se vuelven muy inflamatorias y secretan químicos tóxicos que enferman otras células cerebrales. Sin embargo, cuando las oscilaciones gamma aumentaron en los ratones, su microglia experimentó cambios morfológicos y se volvió más activa para eliminar las proteínas beta amiloides.
"La conclusión es que mejorar las oscilaciones gamma en el cerebro puede hacer al menos dos cosas para reducir la carga de amiloide. Una es reducir la producción de beta amiloide de las neuronas. Y la segunda es mejorar la eliminación de amiloides por microglia", dice Tsai.
Los investigadores también secuenciaron el ARN mensajero de los cerebros de los ratones tratados y descubrieron que cientos de genes estaban sobreexpresados o subexpresados, y ahora están investigando el posible impacto de esas variaciones en la enfermedad de Alzheimer.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :