Stimularea creierului la 40 Hz îmbunătățește memoria și neurogeneza la șoarecii cu sindrom Down

Sindromul Down este asociat cu alterări ale neurogenezei și disfuncții sinaptice în hipocamp, contribuind la problemele de memorie și cognitive observate frecvent la persoanele afectate. În contextul lipsei opțiunilor terapeutice eficiente pentru aceste deficite cognitive, un studiu recent publicat în PLOS ONE a evaluat efectele stimulării multisenzoriale la frecvența gamma (40 Hz) asupra șoarecilor model Ts65Dn pentru sindromul Down. Rezultatele au demonstrat o îmbunătățire semnificativă a funcțiilor cognitive, a neurogenezei adulte și a organizării sinaptice la nivelul hipocampului.
Terapia prin stimulare gamma a fost deja explorată în modele animale de boala Alzheimer, unde s-a observat reducerea patologiei amiloidice și îmbunătățirea funcției sinaptice. Totuși, eficacitatea acestei intervenții în sindromul Down nu fusese testată anterior. Modelul murin Ts65Dn reproduce principalele caracteristici cognitive și sinaptice ale sindromului Down la oameni, oferind o platformă valoroasă pentru evaluarea noilor terapii.

Despre studiu

Cercetătorii au expus șoarecii Ts65Dn la:

• Stimulare auditivă și vizuală la 40 Hz, o oră pe zi, timp de trei săptămâni.
• Un grup de control a fost expus doar la lumină ambientală și sunet ambiental.

Evaluările cognitive efectuate au inclus teste standardizate:

• Testul de recunoaștere a obiectelor noi (NOR).
• Testul de localizare a obiectelor noi (NOL).
• Testul labirintului Y pentru memorie spațială de lucru.

În paralel, au fost realizate analize moleculare detaliate:

• Single-nucleus RNA sequencing (snRNA-seq) pentru caracterizarea expresiei genice la nivelul hipocampului.
• Imunohistochimie pentru evaluarea activității neuronale, a neurogenezei și a sinaptogenezei.

Rezultate

Îmbunătățirea performanțelor cognitive

Șoarecii stimulați au prezentat:

• Îmbunătățirea recunoașterii obiectelor noi (64,1% vs 48,6%, p=0,04).
• Îmbunătățirea recunoașterii locației noi (73,4% vs 46,6%, p<0,001).
• Performanțe superioare în alternarea spontană în labirintul Y (61,15% vs 51,3%, p=0,02).

Aceste rezultate confirmă îmbunătățirea memoriei dependente de hipocamp, independent de eventuale diferențe de activitate locomotorie între grupuri.

Creșterea activității neuronale în hipocamp

Marcarea pentru c-Fos, un marker al activării neuronale, a arătat o creștere semnificativă a activității neuronale în hipocampul șoarecilor stimulați comparativ cu martorii.

Modificări moleculare relevante

Analiza transcriptomică la nivel de nucleu unic a evidențiat:

• Creșterea expresiei genelor asociate cu organizarea sinapselor în neuronii excitatori.
• Activarea a trei module majore de coexpresie genică (Ex-3, Ex-6 și Ex-7), legate de plasticitatea sinaptică și de funcțiile cognitive.
• Hub genes precum Reln, implicat în reziliența cognitivă și boala Alzheimer, au fost supraregulate după stimulare.

De asemenea, s-a constatat o creștere a numărului de sinapse funcționale în zona granuloasă a hipocampului (co-localizarea markerilor PSD95 și sinaptophysin).

Stimularea neurogenezei adulte

Un rezultat major al stimulării gamma a fost:

• Creșterea expresiei factorului de transcripție TCF4, esențial pentru proliferarea progenitorilor neuronali.
• Creșterea proliferării celulelor noi în zona subgranulară a girusului dentat, confirmată prin imunomarcarea pentru Ki67 și EdU.

Această creștere a neurogenezei adulte oferă un mecanism biologic plauzibil pentru îmbunătățirea funcției cognitive observate.

Concluzii

Studiul demonstrează că stimularea multisenzorială la 40 Hz poate ameliora semnificativ performanța cognitivă, prin:

• Îmbunătățirea memoriei spațiale și de recunoaștere.
• Creșterea neurogenezei adulte.
• Reorganizarea rețelelor sinaptice în hipocamp.

Aceste rezultate susțin potențialul stimulării gamma ca intervenție terapeutică non-invazivă pentru deficitele cognitive din sindromul Down.

Limitări și direcții viitoare

• Studiul a inclus doar șoareci masculi; este necesară investigarea efectelor și la femele.
• Analiza s-a concentrat pe hipocamp; alte regiuni cerebrale, precum cortexul prefrontal, merită explorate.
• Sunt necesare studii pe termen lung pentru a evalua impactul asupra memoriei de lungă durată și asupra progresiei neurodegenerative.

De asemenea, extinderea cercetării pentru a testa combinații de stimulări multisenzoriale (auditivă, vizuală, tactilă) și optimizarea duratei tratamentului ar putea maximiza beneficiile cognitive.