Stimularea gamma neinvazivă de 40 Hz ar putea ajuta la combaterea bolii Alzheimer

Într-un efort de a dezvolta tratamente mai eficiente pentru boala Alzheimer, un grup de cercetători a pus la punct o abordare neinvazivă bazată pe stimulări senzoriale la 40 de hertzi (40 de cicluri pe secundă). Studiul a fost publicat relativ recent și a atras atenția comunității medicale datorită potențialului său de a ameliora procesele biologice implicate în neurodegenerare și de a îmbunătăți funcția cognitivă.
boala Alzheimer a fost descrisă prima dată în primele decade ale anilor 1900 de către dr. Alois Alzheimer, iar ulterior s-au identificat două caracteristici neurologice definitorii ale bolii: placile de amiloid beta și agregatele neurofibrilare de tau. Până în prezent, majoritatea tratamentelor au vizat în special gestionarea simptomelor, fără a aborda pe deplin cauzele biologice fundamentale. Acest lucru se reflectă și în sistemul de sănătate, care se concentrează mai degrabă pe deficitele cognitive și comportamentale deja vizibile atunci când diagnosticul este stabilit (tulburări de memorie, funcții executive, control motor).

Recent, anumite medicamente aprobate de Agenția pentru Alimente și Medicamente (Food and Drug Administration - FDA) în Statele Unite, precum aducanumab și lecanemab, au generat numeroase controverse. Deși pot încetini declinul cognitiv cu un procent cuprins între 27% și 35% după 18 luni de tratament și pot reduce placile de amiloid beta din creier, acestea implică costuri mari, eficacitate modestă și efecte adverse, inclusiv edeme și sângerări cerebrale la aproximativ 40% dintre pacienții tratați cu aducanumab. În plus, complexitatea bolii Alzheimer, care implică mai multe regiuni cerebrale, circuite, tipuri celulare și rețele moleculare, face ca abordarea strict a unei singure ținte (cum ar fi doar proteina amiloid beta) să nu fie suficientă.

Din aceste motive, există o nevoie urgentă de terapii mai multifuncționale, care să acționeze simultan asupra mai multor niveluri ale patologiei, de la modificări moleculare și celulare până la circuite neuronale și comportament.

Despre studiu

Principiul stimulării la 40 de hertzi (GENUS)

Cercetătorii au propus o metodă neinvazivă de stimulare a creierului numită Gamma ENtrainment Using Sensory stimuli (GENUS). Prin această abordare, creierul este expus la stimuli senzoriali (vizuali, auditivi sau tactili) cu frecvența de 40 de hertzi, ceea ce încurajează creierul să oscileze în aceeași bandă gamma (30-100 Hz). Numeroase studii au arătat că ritmurile gamma sunt implicate în funcții complexe cum ar fi atenția, memoria, integrarea informațiilor senzoriale și percepția. În boala Alzheimer, aceste oscilații sunt perturbate, ceea ce sugerează un potențial punct de intervenție terapeutică.

Metodologie în modelele animale

1. Optogenetică: Inițial, echipa de cercetători a demonstrat că activarea optogenetică a neuronilor la 40 Hz poate reduce nivelurile de amiloid beta și modifica microglia (celulele imune ale creierului) la șoarecii-model pentru Alzheimer. Tehnica optogenetică însă este invazivă și dificil de tradus direct la om.

2. Stimulare senzorială vizuală (Visual GENUS): Pornind de la premisa că flicker-ul (pâlpâirea) luminii la 40 Hz poate induce oscilații gamma în cortexul vizual, cercetătorii au expus șoareci predispuși la boala Alzheimer la 1 oră de stimulare zilnică, timp de mai multe zile. Această procedură a activat microglia și a redus nivelurile de amiloid beta, precum și cele de proteină tau hiperfosforilată. Efectele benefice au fost constatate inclusiv în hipocamp și cortex prefrontal, regiuni implicate în memorie, învățare și procese cognitive superioare.

3. Stimulare senzorială auditivă (Auditory GENUS): Într-un alt protocol, șoarecii-model pentru Alzheimer au primit stimulări auditive la 40 Hz (o combinație de sunete la această frecvență). Rezultatul a fost reducerea nivelurilor de amiloid și tau în cortexul auditiv și în hipocamp, îmbunătățirea memoriei și creșterea dilatației vasculare în creier [14]. Datorită efectului mai puternic, combinarea stimulărilor vizuale și auditive la 40 Hz a potențat semnificativ răspunsul imun al microgliei, conducând la reducerea plăcilor de amiloid pe o arie cerebrală mai extinsă.

4. Stimulare senzorială tactilă (Tactile GENUS): Inspirată de rezultatele cu stimulările audiovizuale, echipa a creat și un sistem de stimulare tactilă la 40 Hz, destinat regiunilor somatosenzoriale și motorii. În modelele de tauopatii (precum demența frontotemporală), tratamentul a scăzut nivelurile de proteină tau modificată, a protejat neuronii și sinapsele și a îmbunătățit abilitățile motorii.

Mecanisme biologice investigate

Datele experimentale sugerează că stimularea la 40 Hz are un efect multifactorial la nivel molecular, celular și al circuitelor neurale:

• Activarea și modificarea expresiei genice în microglie: scăderea genelor proinflamatorii și creșterea genelor implicate în repararea ADN și în menținerea sinapselor.
• Activarea sistemului glimfatic: 40 Hz favorizează eliberarea peptidului VIP (vasoactive intestinal polypeptide) de către interneuronii corespunzători, ceea ce duce la contractarea și relaxarea vaselor de sânge într-un ritm care facilitează curățarea amiloidului prin intermediul lichidului cefalorahidian. S-au observat creșterea fluxului lichidului cefalorahidian și reducerea plăcilor de amiloid.
• Reglarea activității neuronale și protecția împotriva pierderii sinaptice: stabilizarea oscilațiilor gamma în regiuni cheie (hipocamp, cortex prefrontal, cortex auditiv, cortex vizual) și îmbunătățirea funcției cognitive în modelele animale.

Rezultate

Studii pe pacienți cu boala Alzheimer

După demonstrarea eficienței la șoareci, cercetătorii au dezvoltat dispozitive de stimulare senzorială la 40 Hz pentru oameni, cu scopul de a fi utilizate neinvaziv (lumini, sunete) și de a putea fi administrate la domiciliu. Principalele constatări din studiile clinice precoce:

• Scădere a atrofiei cerebrale (inclusiv în hipocamp) și îmbunătățire a conectivității funcționale după 3 luni de tratament zilnic la 40 Hz.
• Posibile ameliorări ale memoriei și altor funcții cognitive.
• Un studiu extins a raportat până la 69% reducere a pierderii de volum cerebral după 6 luni de stimulare zilnică. De asemenea, regiunea corpus callosum (cheie pentru comunicarea interemisferică) a prezentat mai puțină degenerare.
• Alte cercetări arată îmbunătățirea somnului la pacienții cu Alzheimer, atunci când stimularea se aplică la 40 Hz.

O tendință emergentă este utilizarea metodelor electromagnetice, precum transcranial alternating current stimulation și transcranial magnetic stimulation, ce pot de asemenea induce activitate gamma la 40 Hz în creier. Anumite studii preliminare indică îmbunătățiri notabile la pacienții cu Alzheimer și reducerea amiloidului și tau, însă sunt necesare cercetări suplimentare și studii clinice de amploare mai mare pentru a confirma aceste date.

Limitări și direcții viitoare

1. Varietatea metodelor de stimulare: Există o mare variație în parametrii folosiți (luminozitate, intensitate sonoră, tipuri de dispozitive). Ar fi util să se definească ghiduri standardizate pentru a permite compararea mai exactă a rezultatelor.
2. Conformitatea pacienților: Tratamentele farmaceutice se administrează uneori în clinici sau sub supraveghere, însă GENUS necesită 1 oră pe zi de stimulare la domiciliu. Deși accesibil și neinvaziv, acest protocol este mai greu de monitorizat și presupune respectarea strictă a indicațiilor de către pacienți.
3. Sincronizarea tratamentului: Ca și în cazul altor terapii care vizează patologia Alzheimer, stimularea la 40 Hz ar putea fi cea mai eficientă în stadiile incipiente sau chiar ca măsură preventivă, înainte de apariția simptomelor și a leziunilor cerebrale masive.
4. Studii pe termen lung: Multe dintre studiile actuale au implicat un număr relativ redus de participanți și perioade limitate de tratament. Sunt în desfășurare studii clinice de fază III, cu loturi mari de pacienți, grupuri placebo și durate mai lungi, pentru a evalua dacă GENUS poate încetini semnificativ evoluția bolii Alzheimer.

Concluzie

Stimulările senzoriale la 40 Hz reprezintă o inovație promițătoare în domeniul neurotehnologiei aplicate în boala Alzheimer. Rezultatele actuale, atât pe modele animale, cât și la pacienți, subliniază efectele pozitive asupra patologiei moleculare (reducerea amiloidului și a proteinei tau, activarea microgliei), protecției sinaptice, dinamicii vasculare și funcției cognitive. Deși nu s-a dovedit încă o vindecare completă, aceste tratamente oferă o alternativă neinvazivă, cu potențial mare de extindere la nivel clinic, mai ales dacă sunt implementate din faze precoce ale bolii. Odată cu evoluția continuă a cercetărilor, stimulările la 40 Hz pot deveni parte integrantă dintr-un arsenal terapeutic multimodal, menit să abordeze complexitatea bolii Alzheimer și să îmbunătățească semnificativ calitatea vieții pacienților.