Ljus- och ljudterapi kan öka hjärnans funktion
Ny forskning på möss avslöjar att en innovativ terapi för ljus och ljudstimulering kan rensa toxisk plackuppbyggnad i hjärnan och minska några av symtomen på Alzheimers sjukdom och nedsatt kognitiv funktion.
Kännetecknen för Alzheimers sjukdom i hjärnan inkluderar bildandet av beta-amyloida plack och sammanslagningen av tau, ett giftigt protein som stör störningar i neurala nätverk.
Ny forskning har föreslagit att personer med denna form av kognitiv funktionsnedsättning också upplever hjärnvågsstörningar.
Neuroner (hjärnceller) producerar elektriska svängningar av olika frekvenser, som kallas "hjärnvågor".
Forskning har visat att vid Alzheimers sjukdom upplever individer en störning i aktivitetsmönstret för gammavågor, hjärnvågorna med den högsta frekvensen.
Under de senaste åren har ett forskargrupp från Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Cambridge upptäckt bevis för att vissa typer av ljusstimulering kan återställa jämvikten i gammavågor och minska ackumuleringen av beta-amyloid i musmodeller av Alzheimers.
Nu har samma team, som arbetar under ledning av MIT Prof. Li-Huei Tsai, funnit att en kombination av ljus- och ljudterapi kan ha en signifikant effekt för att förbättra kognitiv funktion i dessa musmodeller.
Uppmuntras av dessa resultat, som förekommer i tidskriften Cell, organiserar forskarna nu en klinisk prövning för att testa effekterna av denna nya terapi hos människor med detta neurodegenerativa tillstånd.
Auditiv stimulering ger fördelar
I sin tidigare studie använde Prof. Tsai och kollegor en ljusstimuleringsbehandling, som innebar att musmodeller utsattes för lampor som flimrade vid 40 Hertz i 1 timme per dag.
Vid den tidpunkten fann forskarna att detta icke-invasiva tillvägagångssätt bidrog till att minska nivåerna av både beta-amyloida plack och fosforylerade tau-proteiner i gnagarnas hjärnor.
Dessutom observerade laget att ljusstimuleringen ökade aktiviteten hos mikroglia, en typ av nervceller som spelar en roll i immunsvaret och fungerar genom att rensa upp cellulärt skräp.
Denna tidigare forskning fokuserade dock bara på förändringar i hjärnans visuella cortex. I den aktuella studien beslutade forskarna att gå ett steg längre och försöka behandla andra hjärnregioner som är involverade i minne och inlärningsprocesser genom att använda ljudstimulering för att balansera gammahjärnvågor.
Således gick de vidare och exponerade möss för 40 Hertz-ljud i 1 timme om dagen i 7 dagar i rad. Denna hörselstimulering minskade beta-amyloidnivåerna inte bara i hörselbarken utan också i hippocampus, en hjärnregion som spelar en nyckelroll vid bearbetning och återkallande av minnen.
"Det vi har visat här är att vi kan använda en helt annan sensorisk modalitet för att framkalla gamma-svängningar i hjärnan", säger professor Tsai.
"Och för det andra," tillägger hon, "kan denna gitarr som orsakas av hörselstimulering minska amyloid- och Tau-patologin i inte bara sensorisk cortex utan också i hippocampus."
Ännu viktigare, när forskarna bedömde effekten av denna ljudstimuleringsbehandling på gnagarnas kognitiva förmågor, fann de att mössens minnen hade förbättrats och att de presterade mycket bättre på ett test som krävde att de skulle hitta sig ut ur en labyrint genom att påminner om landmärken.
I slutet av behandlingen förbättrades också mössens förmåga att komma ihåg föremål som forskare tidigare utsatt dem för.
Kombinerat tillvägagångssätt ger bästa resultat
När det gäller dess fysiologiska inverkan utlöste den auditiva stimuleringen inte bara mikroglial aktivitet utan påverkade också blodkärlen och cirkulationen. Forskarna antar att detta kan bidra till att ytterligare minska nivåerna av giftiga proteiner i hjärnan.
På grund av dessa resultat kombinerade teamet sedan ljus- och ljudstimuleringsterapi och blev positivt överraskad över att denna behandling hade en ännu bättre effekt.
Forskarna fann att kombinationsmetoden ledde till att beta-amyloidplack eliminerades i fler hjärnregioner, inklusive prefrontal cortex, vilket är viktigt för kognitiv funktion av högre ordning.
Dessutom erbjöd den en mer intensiv boost till mikroglial aktivitet. "Dessa mikroglia staplar bara ovanpå varandra runt plackerna", konstaterar professor Tsai och kallar effekten "mycket dramatisk."
"När vi kombinerar visuell och hörselstimulering i en vecka ser vi engagemanget av prefrontal cortex och en mycket dramatisk minskning av amyloid."
Prof. Li-Huei Tsai
Teamet fann också att om de avbröt behandlingen efter den första veckan, skulle dess positiva effekter försvinna inom bara en vecka, vilket tyder på att specialister kan behöva administrera denna terapi kontinuerligt.
Prof. Tsai och kollegor har redan undersökt att den nya kombinationsbehandlingen är säker hos människor och de registrerar för närvarande deltagare med Alzheimers tidiga former i en klinisk prövning som de har utformat för att bedöma behandlingseffekten på människor.
