Home Gesundheit Nichtinvasive Behandlung verbessert das Gedächtnis und reduziert Amyloid-Plaques bei Mäusen - ScienceDaily

Nichtinvasive Behandlung verbessert das Gedächtnis und reduziert Amyloid-Plaques bei Mäusen – ScienceDaily


Durch die Exposition von Mäusen mit einer einzigartigen Kombination aus Licht und Ton haben MIT-Neurowissenschaftler gezeigt, dass sie kognitive und Gedächtnisstörungen ähnlich wie bei Alzheimer-Patienten verbessern können.

Diese nicht-invasive Behandlung, bei der als Gamma-Oszillationen bekannte Gehirnwellen induziert werden, reduzierte auch die Anzahl der Amyloid-Plaques im Gehirn dieser Mäuse. In großen Bereichen des Gehirns wurden Plaques entfernt, darunter Bereiche, die für kognitive Funktionen wie Lernen und Gedächtnis entscheidend sind.

"Wenn wir visuelle und auditive Stimulation für eine Woche kombinieren, sehen wir das Engagement des präfrontalen Kortex und eine sehr drastische Reduktion von Amyloid", sagt Li-Huei Tsai, Direktor des Picower Institute of Learning and Memory des MIT und leitender Autor des Studie.

Sie wird weitere Untersuchungen benötigen, um festzustellen, ob diese Art der Behandlung bei menschlichen Patienten funktionieren wird. Die Forscher haben bereits einige vorläufige Sicherheitstests für diese Art der Stimulation bei gesunden Menschen durchgeführt.

Anthony Martorell (MIT) und Abigail Paulson (Georgia Tech) sind die Hauptautoren der Studie, die in der Ausgabe vom 14 Zelle.

Verbesserung des Gedächtnisses

Die Neuronen des Gehirns erzeugen elektrische Signale, die sich synchronisieren, um Gehirnwellen in verschiedenen Frequenzbereichen zu bilden. Frühere Studien haben gezeigt, dass Alzheimer-Patienten Beeinträchtigungen ihrer Gamma-Frequenz-Oszillationen haben, die zwischen 25 und 80 Hertz (Zyklen pro Sekunde) liegen und vermutlich zu Gehirnfunktionen wie Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Gedächtnis beitragen.

Im Jahr 2016 berichteten Tsai und ihre Kollegen zum ersten Mal über die positiven Auswirkungen der Wiederherstellung von Gamma-Oszillationen im Gehirn von Mäusen, die genetisch veranlasst sind, Alzheimer-Symptome zu entwickeln. In dieser Studie verwendeten die Forscher Lichtflimmern bei 40 Hertz, das eine Stunde pro Tag abgegeben wurde. Sie fanden heraus, dass diese Behandlung die Menge an beta-Amyloid-Plaques und einen weiteren pathogenen Marker, das mit Alzheimer in Verbindung steht, das phosphorylierte Tau-Protein, reduziert. Die Behandlung stimulierte auch die Aktivität der als Mikroglia bezeichneten Ablagerungen, die die Ablagerungen beseitigen.

In dieser Studie beschränkten sich die durch flackerndes Licht erzeugten Verbesserungen auf den visuellen Kortex. In ihrer neuen Studie wollten die Forscher herausfinden, ob sie andere Gehirnregionen erreichen könnten, beispielsweise die für das Lernen und das Gedächtnis benötigten, indem sie Schallreize nutzen. Sie fanden heraus, dass die Einwirkung einer Stunde 40-Hertz-Töne pro Tag für sieben Tage die Menge an Beta-Amyloid im auditorischen Cortex (der Ton verarbeitet) sowie den Hippocampus, eine wichtige Speicherstelle in der Nähe des auditorischer Cortex.

"Wir haben hier gezeigt, dass wir eine völlig andere sensorische Modalität verwenden können, um Gamma-Oszillationen im Gehirn zu induzieren. Zweitens kann dieses durch Gehörstimulation hervorgerufene Gamma die Amyloid- und Tau-Pathologie nicht nur im sensorischen Kortex, sondern auch im Nervenzentrum reduzieren Hippocampus ", sagt Tsai, Gründungsmitglied der MITs Aging Brain Initiative.

Die Forscher testeten auch den Effekt der auditorischen Stimulation auf die kognitiven Fähigkeiten der Mäuse. Sie fanden heraus, dass die Mäuse nach einer einwöchigen Behandlung viel besser waren, wenn sie durch ein Labyrinth navigierten, was bedeutete, dass sie sich wichtige Orientierungspunkte merken mussten. Sie konnten auch Objekte besser erkennen, auf die sie zuvor gestoßen waren.

Sie fanden auch heraus, dass die auditive Behandlung nicht nur in Mikroglia, sondern auch in den Blutgefäßen Veränderungen hervorrief, was möglicherweise die Clearance von Amyloid erleichtert.

Dramatischer Effekt

Die Forscher beschlossen, die visuelle und auditive Stimulation zu kombinieren, und zu ihrer Überraschung stellten sie fest, dass diese doppelte Behandlung eine noch größere Wirkung hatte als beide. Amyloid-Plaques waren in einem viel größeren Teil des Gehirns reduziert, einschließlich des präfrontalen Kortex, wo höhere kognitive Funktionen stattfinden. Die Mikroglia-Reaktion war ebenfalls viel stärker.

"Diese Mikroglia stapeln sich einfach um die Plaques herum", sagt Tsai. "Es ist sehr dramatisch."

Die Forscher fanden heraus, dass, wenn sie die Mäuse eine Woche lang behandelten und dann eine weitere Woche warteten, um die Tests durchzuführen, viele der positiven Auswirkungen nachgelassen hatten, was darauf hindeutet, dass die Behandlung kontinuierlich durchgeführt werden müsste, um die Vorteile aufrechtzuerhalten.

In einer laufenden Studie analysieren die Forscher jetzt, wie Gamma-Oszillationen bestimmte Gehirnzelltypen beeinflussen, in der Hoffnung, die molekularen Mechanismen hinter den beobachteten Phänomenen zu entdecken. Tsai sagt, sie hoffe auch herauszufinden, warum die spezifische Frequenz von 40 Hertz so tief greift.

Die kombinierte visuelle und auditive Behandlung wurde bereits an gesunden Freiwilligen getestet, um die Sicherheit zu bewerten, und die Forscher beginnen nun, Patienten mit Alzheimer im Frühstadium zu registrieren, um die möglichen Auswirkungen auf die Krankheit zu untersuchen.

Die Forschung wurde zum Teil von der Robert and Renee Belfer Familienstiftung, der Halis Familienstiftung, der JPB-Stiftung, den National Institutes of Health und der MIT Aging Brain Initiative finanziert.

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