Licht- en geluidstimulatie therapie veroorzaakt opwinding in de onderzoekswereld van Alzheimer
Met behulp van een combinatie van licht en geluid om hersengolven te veroorzaken die bekend staan als ‘gamma oscillaties’, konden wetenschappers de cognitieve en geheugenstoornissen bij muizen verbeteren die vergelijkbaar waren met patiënten met de ziekte van Alzheimer.
Door MELISSA HEALY STAFF WRITER 15 maart 2019
In de vaak ontmoedigende zoektocht naar manieren om de ziekte Alzheimer te voorkomen of te behandelen, is wellicht nieuwe hoop en inzichten gekomen met een helder nieuw idee: de behandeling van Alzheimer met 40 Hz lichtpulsen en een binaurale soundtrack.
In experimenten met muizen gebruikten wetenschappers licht en geluid om een reeks afleveringen te orkestreren die gekenmerkt werden door een ongebruikelijke staat van elektronische synchronisatie in de hersenen van de dieren. Door een pulserende lichtflitsen en een binaurale toon - beide getimed om 40 keer per seconde af te vuren - begonnen hun hersenen deze stimuli in dezelfde frequentie te volgen, een effect wat al lang bekend staat als het ‘Frequence Following Respons’ effect.
De resultaten , die deze week in het tijdschrift Cell zijn gepubliceerd, leveren al een aantal krachtige inzichten op over wat er mis kan gaan bij de ziekte van Alzheimer en hoe dat proces kan worden gestopt of omgekeerd.
Experts zeggen dat het nieuwe onderzoek een nieuwe klasse medische hulpmiddelen zou kunnen voortbrengen die de ziekte van Alzheimer behandelt op een manier die experimentele geneesmiddelen tot nu toe niet hebben gedaan en bereikt.
Of de strategie, ‘gamma oscillatie genoemd’ bij mensen even effectief is als bij muizen lijkt, zal binnenkort worden getest bij patiënten met milde tot matige ziektesymptomen. Het zal ook worden uitgeprobeerd bij mensen met milde cognitieve stoornissen, een aandoening die vaak de opmaat is voor de ziekte van Alzheimer.
Die proeven worden gesponsord door Cognito Therapeutics , een start-up mede opgericht door MIT neurowetenschapper Li-Huei Tsai , de hoofdauteur van de nieuwe studie.
Cognito President Zach Malchano zei dat de eerste drie proeven van het bedrijf de veiligheid en effectiviteit van de therapie zullen onderzoeken. Hij hoopt die proeven uit te voeren en hun vroege bevindingen in het volgende jaar te presenteren.
Vervolgens gaat er een grootschalige proef komen met "gamma stimulatie therapie" met behulp van een draagbaar apparaat, een zogenaamde Mind-Machine zoals de KASINA Mind-Machine (voor meer informatie: www.mindmachine.nl ) waarmee proefpersonen de experimentele behandelingen zelf kunnen beheren, zei Malchano.
Het succes van de nieuwe strategie bij mensen is een groot probleem, erkende Tsai. Als het gaat om de behandeling van hersenziekten, zijn veel therapieën die bij muizen werkten niet effectief gebleken bij mensen zei Tsai, die het Picower Institute for Memory and Learning van MIT leidt.
Zie het Picower Insitute onderzoek video op: https://www.facebook.com/MindMachine.nl/videos/4068346013282331
Deze strategie heeft het voordeel dat medicijnen, implantaten en chirurgische procedures dat nooit doen, en lijkt het speciale cellen te werven om hun genezende werk in de hersenen te doen. Bij duizenden muizen zijn er geen aanwijzingen voor ongewenste bijwerkingen, voegde ze eraan toe.
Het nieuwe onderzoek bouwt voort op eerdere inspanningen van het laboratorium van Tsai om een techniek te gebruiken die optogenetica wordt genoemd en vervolgens visuele stimulatie om synchrone golfsynchronisatie te veroorzaken en defecte signalen in de hersenen te corrigeren. Het werkte, maar alleen in de visuele cortex, die meestal niet wordt aangevallen in de ziekte van Alzheimer.
Licht- en geluidpulsen kunnen de weg naar de behandeling van Alzheimer verlichten
In deze nieuwe studie voegden onderzoekers binaurale geluiden ( akoestische stimulatie ) toe die met dezelfde frequentie pulseerde als de visuele stimulatie. Toen muizen - die gefokt waren om Alzheimer achtige symptomen te ontwikkelen - aan beide werden blootgesteld, zagen onderzoekers dat de neuronen in verschillende van de belangrijkste geheugencircuits van hun hersenen binnenkwamen en met precies dezelfde frequentie begonnen te ‘volgen’.
Wat daarna kwam, was opmerkelijk en onverwacht, zelfs voor de auteurs van de studie.
In de nasleep van de geluid- en lichtsessies daalde een leger van nieuw geactiveerde immuun cellen neer op verschillende delen van de aangedane hersenen, waaronder die welke het meest door dementie zijn getroffen. Daarna gingen ze prompt aan de slag met de ‘verwaarloosde schoonmaak’.
Normaal gesproken zijn deze puinopruimende cellen, microglia genaamd, inactief wanneer de ziekte van Alzheimer aanhoudt, maar begonnen plots de plakkerige plaques en klitten eiwit op te zuigen die de hersenen van mensen met de geheugen verlies stoornis opdoen.
"De microglia zag er totaal anders uit," zei Tsai. "De cellichamen leken groter, het cellichaam was complexer en we zagen meer amyloïde beta eiwit in de microglia."
In sommige structuren was het aantal amyloïde plaques in de hersenen van behandelde muizen met meer dan de helft verminderd in vergelijking met muizen die de stimulatiebehandeling niet kregen. Bij behandelde muizen zagen onderzoekers ook verbeteringen in de toestand van bloedvaten in de hersenen, die soms zwak en lek waren geworden. Hersengebieden die begonnen te krimpen en te wankelen, werden opnieuw roze.
Deze veranderingen vonden niet alleen plaats in de hersengebieden aan de ontvangende kant van de stimulatie, de visuele en auditieve cortices. Ze vonden plaats in meer afgelegen hersengebieden die sputteren en falen door Alzheimer en verschillende andere hersenziekten: de hippocampus (sleutel tot geheugenvorming, opslag en ophalen) en de prefrontale cortex (de zetel van aandacht, oordeel en hogere orde/ redenering).
Na een week van een uur per dag aan een behandeling van geluid en licht met een frequentie van 40Hz te zijn blootgesteld, werden muizen die diep in de greep van dementie waren geweest - en waren begonnen hun weg te verliezen in eens vertrouwde doolhoven - herwonnen hun vermogen om vergeten wegwijzers te herkennen en hun weg naar beloningen te vinden.
"Het is een prachtige studie," zei Neuro wetenschapper Michael M. Merzenich , emeritus professor aan UC San Francisco die niet betrokken was bij het onderzoek. De resultaten kunnen helpen bij het identificeren van enkele van de meest krachtige dynamiek en in de gezondheid van de hersenen, zei hij.
De centrale bevinding van de studie - dat het induceren van elektrische synchronisatie zo'n breed scala aan effecten heeft veroorzaakt - suggereert dat het een belangrijke hefboom kan zijn die de orde in hersenen die door de leeftijd en ziekte "luidruchtig" zijn gemaakt kan behouden. Merzenich noemde het een 'magische schakelaar'.
Sommige gedragsinterventies zijn veelbelovend bij het omzetten van die schakelaar en het vrijgeven van die cascade, zei Merzenich.
Geneesmiddelenontwerpers hebben gehoopt die schakelaar chemisch over te kunnen halen, echter tot nu toe zonder enig succes. "Hier hebben ze het mechanisch gedaan," zei Merzenich. "En dat is echt gaaf."
Dr. Lon Schneider , specialist van USC Alzheimer, zei dat het nieuwe werk een nieuwe veelbelovende strategie toevoegt aan een groeiend scala aan gedragsinterventies en apparaatgebaseerde therapieën waarop veel patiënten hun hoop vestigen.
Naast voeding, muziektherapie, hersentraining en sociale betrokkenheid proberen patiënten die dementie willen voorkomen transcraniële magnetische stimulatie , gerichte echografie, vaguszenuwstimulatie en elektroconvulsieve shocktherapie .
Sommigen helpen misschien een beetje. Maar omdat veel minder invasief zijn, voelen patiënten zich misschien meer op hun gemak als ze die proberen, zei Schneider.
Naarmate onderzoekers meer leren over of, waarom en hoe ze werken, kunnen ze bepaalde combinaties - of zelfs nieuwe strategieën - vinden die beter samenwerken, zei hij.
melissa.healy@latimes.com @LATMelissaHealy
Melissa Healy is een verslaggever gezondheid en wetenschap bij de Los Angeles Times en schrijft vanuit de regio Washington, DC. Ze behandelt medicijnen, zwaarlijvigheid, voeding, lichaamsbeweging, neurowetenschappen, geestelijke gezondheid en menselijk gedrag. Ze is al meer dan 30 jaar bij The Los Angeles Times en heeft betrekking op nationale veiligheid, milieu, binnenlands sociaal beleid, het congres en het Witte Huis. Als babyboomer volgt ze de trends in gewichtstoename, geheugenverlies en de gezondheidsvoordelen van rode wijn op de voet.