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Ricerche

Sfarfallio di luce mobilita chimica del cervello che contrasta l'Alzheimer

flickering light glasses

Da oltre un secolo, il morbo di Alzheimer (MA) resiste a tutti i tentativi di trattarlo. Ma negli ultimi anni, degli esperimenti controversi che usavano la luce tremolante hanno mostrato risultati promettenti.


Ora, i ricercatori hanno capito come potrebbe funzionare il tremolio. Hanno scoperto in laboratorio che l'esposizione alla luce pulsante a 40 hertz - 40 battiti al secondo - fa sì che il cervello aumenti il rilascio di sostanze chimiche di segnalazione che possono aiutare a combattere la malattia.


Anche se condotto su topi sani, questo nuovo studio è collegato direttamente alla sperimentazione umana, in cui i pazienti di MA sono esposti alla luce a 40 Hz e al suono. Le conoscenze acquisite sui topi al Georgia Institute of Technology stanno guidando le sperimentazioni umane fatte in collaborazione con l'Emory University.


“Farò esperimenti sui topi in laboratorio, e nello stesso periodo, un collega cercherà di fare un'analisi sorprendentemente simile su campioni di liquido di pazienti”, ha detto Kristie Garza, prima autrice dello studio, assistente di ricerca nel laboratorio di Annabelle Singer al Georgia Tech e anche un membro del programma di neuroscienze della Emory.


Una delle molecole con aumento della segnalazione nel nuovo studio sui topi è associata con forza all'attivazione delle cellule immunitarie del cervello chiamate microglia, che dovrebbero eliminare uno dei segni distintivi del MA, le placche di amiloide-beta, proteine ​​spazzatura che si accumulano tra le cellule cerebrali.

 

Segnalazione immunitaria

Nel 2016, i ricercatori del MIT di Boston hanno scoperto che la luce tremolante a 40 Hz mobilita le microglia in topi con MA per ripulire quella spazzatura. Il nuovo studio ha cercato la chimica del cervello che collega il tremolio con l'attivazione microgliale, e altra, nei topi, e ha evidenziato l'aumento di 20 citochine, piccole proteine ​​secrete esternamente dalle cellule, che segnalano ad altre cellule. Accompagnando il rilascio di citochine, la chimica interna della cellula (l'attivazione di proteine ​​da parte di gruppi fosfato) ha lasciato una forte traccia.


“Le fosfoproteine ​si sono evidenziate per prime. Sembrava che stessero segnando la strada, e la nostra ipotesi è che sono esse ad innescare il rilascio delle citochine“, ha detto la Singer, professoressa assistente del Dipartimento di Ingegneria Biomedica alla Georgia Tech e alla Emory, nonché una delle autrici senior del nuovo studio.


“Oltre alle citochine, che possono segnalare alle microglia, una serie di fattori che abbiamo identificato hanno il potenziale per supportare la salute neurale”, ha detto Levi Wood, coautore senior con la Singer, assistente professore alla Facoltà di Ingegneria meccanica.


Il team ha pubblicato le conclusioni in dicembre 2019 nel Journal of Neuroscience. La Singer è stata prima co-autrice dello studio originale del 2016 al Massachusetts Institute of Technology, in cui sono stati scoperti gli effetti terapeutici dei 40 Hz nei topi.

 

Fantascienza surreale

Il MA colpisce, con poche eccezioni, nella tarda età. Distrugge fino al 30% della massa del cervello, provocando vuoti e depositando mucchi di placca amiloide, che si accumula al di fuori dei neuroni. Dentro i neuroni, la proteina tau fosforilata forma una spazzatura simile, i grovigli neurofibrillari sospettati di distruggere le funzioni mentali e i neuroni.


Dopo molti decenni di esperimenti falliti di farmaci di MA, costati miliardi, la luce tremolante come terapia potenzialmente efficace per il MA sembra surreale, anche ai ricercatori. “A volte sembra che sia fantascienza”, ha detto la Singer.


La frequenza di 40 Hz nasce dall'osservazione che il cervello dei malati di MA soffre nella fase iniziale di una mancanza di onde gamma, momenti con onde cerebrali leggere e costanti che agiscono come un battito di ballo per l'attività dei neuroni. La sua frequenza più comune è proprio attorno ai 40 Hz, e l'esposizione dei topi alla luce tremolante a quella frequenza restaura le onde gamma e sembra anche impedire i gravi danni cerebrali del MA.


Ancora più surreale è il fatto che le onde gamma sono state associate anche a pratiche esoteriche di espansione della mente, in cui i praticanti eseguono meditazione con luce e suono. Poi, nel 2016, la ricerca ha collegato le onde gamma alla memoria, una funzione cruciale per esercitare il pensiero.

 

Abbondanza di citochine

In questo studio, l'aumento di citochine ha suggerito una connessione con l'attività delle microglia, in particolare, del 'fattore di stimolazione della colonia di macrofagi' (M-CSF, Macrophage Colony-Stimulating Factor) della citochina. “Il M-CSF è la cosa che urla «attivazione delle microglia!»”, ha detto la Singer.


I ricercatori cercheranno un nesso causale dell'attivazione delle microglia in un prossimo studio, ma l'aumento complessivo di citochine era un buon segno in generale, hanno detto. Secondo Wood, “la stragrande maggioranza delle citochine è salita, alcuni anti-infiammatori e alcuni infiammatori, ed è stata una risposta transitoria. Spesso, una risposta infiammatoria transitoria può promuovere l'eliminazione dei patogeni; può promuovere la riparazione”.


“In generale, si pensa che una risposta infiammatoria cronica sia cattiva, e questa è stata rapida e poi è caduta, così pensiamo che probabilmente era benefica”, ha aggiunto la Singer.

 

Tempistica della chimica

La stimolazione a 40 Hz non ha bisogno di molto tempo per far scattare l'aumento delle citochine. “Abbiamo trovato un aumento di citochine dopo un'ora di stimolo”, ha detto la Garza. “Abbiamo visto ​​segnali di fosfoproteine dopo circa 15 minuti di sfarfallio”.

Forse sono stati sufficienti circa 15 minuti per avviare i processi all'interno delle cellule e circa altri 45 minuti sono stati necessari alle cellule per secernere citochine. È troppo presto per saperlo.

 

Bomba a 20 Hz

Come controllo, i ricercatori hanno applicato tre stimoli luminosi aggiuntivi, e con stupore, hanno visto che tutti e tre hanno avuto qualche effetto sulle citochine. Ma la stimolazione a 20 Hz ha rubato la scena.


“A 20 Hz, i livelli di citochine erano proprio al minimo. Anche questo potrebbe essere utile. Ci possono essere circostanze in cui si desidera sopprimere le citochine“, ha detto la Singer. “Stiamo pensando che diversi tipi di stimolazione potrebbero potenzialmente diventare una piattaforma di strumenti in vari contesti come il Parkinson o la schizofrenia. Molti disturbi neurologici sono associati con la risposta immunitaria“.


Il team di ricerca mette in guardia dall'improvvisare terapie di luce per conto proprio, in quanto sono necessari più dati per stabilire accuratamente gli effetti sugli esseri umani, e inviare le frequenze in modo sbagliato potrebbe anche fare danni.

 

 

 

 


Fonte: Ben Brumfield in Georgia Institute of Technology (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Kristie M. Garza, Lu Zhang, Ben Borron, Levi B. Wood, Annabelle C. Singer. Gamma Visual Stimulation Induces a Neuroimmune Signaling Profile Distinct from Acute Neuroinflammation. The Journal of Neuroscience, 2019, DOI

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