Ricerche

La stimolazione tattile ha migliorato le prestazioni motorie, ridotto la tau fosforilata, ha conservato i neuroni e le sinapsi e ridotto il danno al DNA, secondo un nuovo studio

A destra, riduzione della tau fosforilata (magenta) nei neuroni corticali somatosensoriali di topi modello TAU P301 trattati con stimolazione tattile a 40 Hz (a destra). A sinistra un controllo non trattato. Fonte: MIT

L'evidenza che la stimolazione sensoriale non invasiva dei ritmi cerebrali con frequenza gamma a 40 Hz può ridurre la patologia e i sintomi del morbo di Alzheimer (MA), già mostrata con la luce e con il suono da più gruppi di ricerca, nei topi e nell'uomo, ora si estende alla stimolazione tattile.

Un nuovo studio di scienziati del MIT di Boston mostra che i topi modello di MA esposti a vibrazioni a 40 Hz, per un'ora al giorno per diverse settimane, hanno avuto una migliore funzionalità cerebrale e 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 è il primo a dimostrare che la stimolazione può anche ridurre i livelli di proteine tau fosforilate, caratteristiche del MA, di impedire ai neuroni di morire o di perdere i collegamenti del circuito di sinapsi, e di ridurre il danno al DNA neurale.

"Questo lavoro dimostra una terza modalità sensoriale che possiamo usare per aumentare il potere gamma nel cervello", ha affermato Li-Huei Tsai, coautrice senior dello studio, direttrice del Picower Institute for Learning and Memory and the Aging Brain Initiative del MIT, e prof.ssa nel Dipartimento di Scienze Cerebrali e Cognitive (BCS). “Siamo molto entusiasti di vedere che la stimolazione tattile a 40 Hz migliora le capacità motorie, fatto che non è stato dimostrato da altre modalità. Sarebbe interessante vedere se la stimolazione tattile può dare benefici ai soggetti umani con compromissione della funzione motoria".

Ho-jun Suk, Nicole Buie, Guojie Xu e Arit Banerjee sono gli altri autori dello studio apparso su Frontiers in Aging Neuroscience, mentre Ed Boyden, professore di neurotecnologia del MIT, è il coautore senior.

Sentire la vibrazione

In una serie di articoli a partire dal 2016, una collaborazione guidata dal laboratorio di Tsai ha dimostrato che lo sfarfallio leggero e/o il ticchettio del suono a 40 Hz (una tecnologia chiamata GENUS, da Gamma Entrainment Using Sensory), riduce i livelli di proteine amiloide-beta e tau, impedisce la morte dei neuroni, preserva le sinapsi e persino supporta l'apprendimento e la memoria in vari topi modelli del MA.

Più di recente, in studi clinici pilota, il team ha mostrato che la luce di 40 Hz e la stimolazione sonora erano sicure, aumentavano con successo l'attività e la connettività cerebrale e sembravano produrre benefici clinici significativi in una piccola coorte di volontari umani con MA di stadio iniziale. Altri gruppi hanno replicato e confermato questi benefici della stimolazione sensoriale a 40 Hz e una società spin-off (di nuova derivazione) del MIT, la Cognito Therapeutics, ha lanciato studi clinici in fase III sulla stimolazione della luce e del suono come trattamento di MA.

Il nuovo studio ha testato se la stimolazione tattile a 40 Hz  produceva benefici significativi in due modelli di topo comunemente usati della neurodegenerazione di MA, il topo Tau P301s, che ricapitola la patologia tau della malattia e il topo CK-P25, che ricapitola la perdita di sinapsi e il danno al DNA osservato nella malattia umana. Il team ha concentrato le sue analisi in due aree del cervello: la corteccia somatosensoriale primaria (SSP), in cui 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 delle vibrazioni, i ricercatori hanno posto le gabbie di topo su altoparlanti che diffondevano un suono a 40 Hz, che faceva vibrare le gabbie. I topi di controllo non stimolati erano in gabbie intervallate nella stessa stanza, in modo che tutti i topi sentissero lo stesso suono a 40 Hz. Le differenze misurate tra i topi stimolati e di controllo sono state quindi fatte mediante l'aggiunta di stimolazione tattile.

Innanzitutto i ricercatori hanno confermato che le vibrazioni a 40 Hz hanno fatto la differenza nell'attività neurale del cervello dei topi sani (cioè non-MA). Come misurato dall'espressione della proteina c-fos, l'attività è aumentata del doppio nell'SSP e più di 3 volte nel MOP, un aumento statisticamente significativo in quest'ultimo caso.

Una volta che i ricercatori hanno capito che la stimolazione tattile a 40 Hz poteva aumentare l'attività neurale, hanno valutato l'impatto sulla malattia nei due modelli di topo. Per garantire che entrambi i sessi fossero rappresentati, il team ha usato topi P301 maschi e topi CK-P25 femmine.

I topi P301s stimolati per 3 settimane hanno mostrato una conservazione significativa dei neuroni rispetto ai controlli non stimolati in entrambe le regioni cerebrali. I topi stimolati hanno anche mostrato riduzioni significative della tau nel SSP con due misure e tendenze simili nel MOP.

I topi CK-P25 hanno ricevuto 6 settimane di stimolazione delle vibrazioni, mostrando livelli più elevati di marcatori di proteine sinaptiche in entrambe le regioni cerebrali 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 ai non esposti. Hanno scoperto che entrambi i modelli di topo erano in grado di rimanere molto più a lungo su un'asta di rotazione. Anche i topi P301s sono rimasti su una maglia di filo per un tempo significativamente più lungo dei topi di controllo, mentre i topi CK-P25 hanno mostrato una tendenza positiva, sebbene non significativa.

"Lo studio attuale, insieme ai nostri studi precedenti che avevano usato il GENUS visivo o uditivo, dimostra la possibilità di usare la stimolazione sensoriale non invasiva come nuova strategia terapeutica per migliorare la patologia e migliorare le prestazioni comportamentali nelle malattie neurodegenerative", hanno concluso gli autori.