Poznanie mechanizmów prowadzących do rozwoju choroby Alzheimera, wraz z opracowaniem metody jej leczenia, jest chyba na pierwszym miejscu wśród tematów badań podejmowanych przez naukowców zajmujących się schorzeniami neurodegeneracyjnymi. Jedną z poczynionych obserwacji był fakt, że u osób cierpiących na tę formę otępienia występują zaburzenia w aktywności fal mózgowych o częstotliwości gamma (od 25 do 80 Hz). Przypuszcza się, że może to mieć związek z pogorszeniem zdolności poznawczych, takich jak pamięć, uwaga czy percepcja.
Naukowcy z MIT postanowili zgłębić ten temat i sprawdzić, czy techniki wywoływania określonych fal mózgowych mogą być przydatne do naprawienia tego stanu rzeczy. W tym celu prowadzili badania z wykorzystaniem zwierzęcego modelu choroby Alzheimera i terapii za pomocą migotania światła o częstotliwości 40 Hz. Już w 2016 roku udało im się w ten sposób doprowadzić do zmniejszenia ilości płytek beta-amyloidu i ufosforylowanego białka tau, a także podnieść aktywność komórek mikrogleju. Jednakże wówczas efekt ten dotyczył jedynie kory wzrokowej, bezpośrednio odbierającej impulsy świetlne.
Dalsze lata zespół poświęcił na doskonalenie metody i sprawdzenie czy za jej pomocą można osiągnąć podobny efekt także w innych częściach mózgu, w tym w tych, które związane są z pamięcią i zdolnością do nauki. Testowano również inną metodę stymulacji, wykorzystującą zmysł słuchu. Odkryto, iż to podejście może być dużo efektywniejsze – już po tygodniu terapii, podczas której myszy przez godzinę dziennie słuchały tonów o częstotliwości 40 Hz, możliwe było wydatne zmniejszenie stężenia beta-amyloidu nie tylko w obrębie kory słuchowej, ale również w hipokampie, który znajduje się w jej pobliżu.
“Pokazaliśmy tutaj, że możemy wykorzystać całkowicie inną modalność sensoryczną do do indukowania oscylacji gamma w mózgu. – mówi Li-Huei Tsai, współautor badania. – Po drugie, te indukowane stymulacją słuchową fale gamma mogą zmniejszyć patologiczny wpływ beta amyloidu i białka tau nie tylko w korze słuchowej, ale także w hipokampie.”
U myszy poddanych terapii obserwowano nie tylko zmiany strukturalne, ale także behawioralne. Wykazano, że zwierzęta znacznie lepiej radziły sobie z poruszaniem się w labiryncie, które to zadanie wymagało od nich zapamiętania kluczowych punktów orientacyjnych. Były też w stanie lepiej rozpoznawać wcześniej napotkane obiekty.
Kolejnym krokiem było połączenie dwóch przetestowanych wcześniej metod. Naukowcy udowodnili, że jednoczesna stymulacja audiowizualna prowadzi do znacznie lepszych rezultatów, niż wykorzystanie tylko jednej modalności sensorycznej. Obserwowano m.in. obniżenie stężenia płytek beta-amyloidu w znacznie większej części mózgu, w tym również w obrębie kory przedczołowej, która zaangażowana jest w wyższe funkcje poznawcze. Silniejsza była też reakcja komórek mikrogleju, które usuwają neurotoksyczne cząsteczki z przestrzeni międzykomórkowej.
Kolejna istotna obserwacja dotyczyła trwałości efektu terapeutycznego. Okazało się bowiem, że po tygodniu od zakończenia stymulacji wiele z korzystnych zmian zanikało. Fakt ten sugeruje, iż leczenie w tej formie należałoby podawać w sposób ciągły.
Obecnie praca zespołu ma na celu ustalenie, w jaki sposób indukowane fale mózgowe gamma oddziałują na poszczególne grupy neuronów i poznanie mechanizmu obserwowanych zmian. Prowadzone są też przygotowania do badań klinicznych i rekrutacja ochotników z wczesnym stadium choroby Alzheimera. Metoda stymulacji audiowizualnej została już przetestowana przez osoby zdrowe pod kątem bezpieczeństwa.
