In einem Labor des Picower-Instituts für Lernen und Gedächtnis des MIT haben Kohorten von Mäusen mit künstlich induzierter Alzheimer-Krankheit eine ungewöhnliche neue Behandlung erhalten: In einem dunklen Raum sind sie einer visuellen Stimulation in Form einer schnell blinkenden weißen LED ausgesetzt Streifen.
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Die blinkenden Lichter, die bei 40 Hertz oder 40 Mal pro Sekunde laufen, erinnern weniger an einen Blitz in einem Club, sondern eher an das Funkeln von Sternen, sagt Li-Huei Tsai, Autor der Studie, die in Nature erschienen ist . Diese Mäuse, die für verschiedene Therapie- und Kontrollarten in Gruppen eingeteilt wurden, zeigten eine Verbesserung der Alzheimer-bedingten Symptome, insbesondere der mit der Krankheit verbundenen Verringerung des Beta-Amyloid-Plaques.
Obwohl der Zusammenhang zwischen der Erkrankung und der Ursache der Plaque im Gehirn nicht vollständig geklärt ist und das Experiment an Mäusen durchgeführt wurde, die genetisch darauf programmiert waren, die Erkrankung zu erleiden, könnte die Forschung sowohl ein neues Verständnis des Prozesses hinter der Plaque als auch des Effekts aufzeigen Krankheit und eine nicht-invasive Behandlung dafür.
Die Idee hinter der Studie war die Beeinflussung von Gamma-Oszillationen, ein Maß für die rhythmische Aktivität von Neuronen im Bereich von 25 bis 80 Hertz. Tsai, Professorin für Neurowissenschaften am MIT, und ihr Labor versuchten es mit Impulsen von 20 bis 80 Hz und stellten fest, dass 40 der Sweet Spot war.
"Ich denke, dies ist die erste Studie, die nicht nur zeigt, dass Gamma-Oszillation einen Einfluss auf den Beta-Amyloid-Spiegel hat, sondern es ist auch die erste Studie, die sich überhaupt mit Gamma-Oszillationen und molekularen und zellulären Veränderungen im Gehirn befasst", sagt Tsai.
Es ist jedoch nicht die erste Studie, die sich mit Gammaschwingungen im Allgemeinen befasst. Bereits 1989 zeigten Wolf Singer und sein Labor in Nature Beweise dafür, dass 40 Hz eine wichtige Frequenz waren. „Es verursacht eine hohe Synchronität“, vergleicht Singer es mit einem Herzschrittmacher.
Singer fand heraus, dass sich visuell induzierte Gammaschwingungen über das Gehirn ausbreiten und verschiedene Teile im selben Rhythmus synchronisieren können. Dies erklärt seiner Meinung nach, wie sich unser Gehirn selbst koordiniert. In den Jahrzehnten danach wurde das Gebiet kontrovers und häufig untersucht, häufig durch Implantation von Elektronen auf die Kopfhaut oder das Gehirn, um Oszillationen zu induzieren. Es wurde gezeigt, dass es das Gedächtnis, die Aufmerksamkeit, das Bewusstsein und sogar die Schizophrenie beeinflusst, aber Tsais Anwendung der Verwendung von Licht zur Beeinflussung bei Alzheimer ist neu.
"Sie haben die Kausalität umgekehrt, sie sagten, vielleicht ist es die gestörte zeitliche Dynamik des Systems, die den erkrankten Zustand verursacht", sagt Singer. Obwohl zuvor gezeigt wurde, dass Gamma-Oszillationen bei Menschen mit Alzheimer beeinträchtigt sind, führte diese Inspektion der Zeitachse Tsai zu ihrem Experiment.
„Wir wollten zunächst wissen, wann diese Beeinträchtigung eintritt“, sagt Tsai. „Wenn es zu spät kommt, gleichzeitig mit Gedächtnisstörungen und anderen Schäden, können die gestörten Schwingungen nur eine der Folgen der Krankheit sein. Wenn es jedoch früh auftritt, kann es möglicherweise zur Manifestation der Krankheit beitragen. “
Es ist nicht ganz klar, warum induzierte Gammaschwingungen zu weniger Plaque führen, aber Tsai hat ein paar Ideen. Erstens scheint die Entstehung der Plakette selbst unterdrückt zu sein. Dies ist besonders überraschend, sagt Tsai, da die Größe um 50 Prozent verringert wurde und kein direkter Zusammenhang zwischen Gamma-Oszillationen und Beta-Amyloid-Plaque nachgewiesen werden konnte.
Ein weiteres bekanntes Merkmal bei Alzheimer ist die Funktionsstörung von Mikrogliazellen. Normalerweise werden sie als Immunzellen des Gehirns betrachtet, die giftige Stoffe und Ablagerungen beseitigen, nicht funktionieren oder bei Alzheimer-Patienten sogar Entzündungen verursachen können. "Ihre normale Funktion ist es, giftige Stoffe und Ablagerungen im Gehirn zu entfernen und alle bei Laune zu halten", sagt Tsai. Da die Studie eine erhöhte Funktion der Mikroglia-Zellen während der Behandlung zeigte, schlussfolgerten die Forscher, dass dies neben der Verhinderung der Entstehung neuer Plaques einer der Wege sein könnte, auf denen die Oszillationen zu einer Verringerung der Plaque beitragen.
Da die Schwingungen visuell induziert werden, beschränkt sich die in der Studie beobachtete Plaquereduktion auf den visuellen Kortex des Gehirns und scheint sich in etwa einem Tag abzunutzen. Andere anstehende Forschungsarbeiten umfassen die Verlängerung der Versuchsdauer, um festzustellen, ob die Auswirkungen länger anhalten und sich im gesamten Gehirn ausbreiten, wie aus Singers Forschungsergebnissen hervorgeht. Es kann sogar bei anderen Krankheiten nützlich sein, die abnormale Gammaschwingungen aufweisen, wie Autismus und psychiatrische Störungen, sagt Tsai. Sie hat eine Firma namens Cognito Therapeutics gegründet, um auf Versuche am Menschen hinzuarbeiten.
