Это лечение, кажется, работает, вызывая мозговые волны, известные как гамма колебания, которые исследователи обнаружили помощь, мозг подавляет бету крахмалистое производство и поддерживает клетки, ответственные за разрушение мемориальных досок.Дальнейшее исследование будет необходимо, чтобы определить, мог ли бы аналогичный подход помочь пациентам, страдающим болезнью Альцгеймера, говорит Ли-Хуеи Тсай, профессор Пикауэра Нейробиологии, директор Института Пикауэра MIT Изучения и Памяти и ведущего автора исследования, которое появляется в выпуске онлайн 7 декабря Природы.«Это – большое, ‘если’, потому что столько вещей, как показывали, работало у мышей, только потерпело неудачу в людях», говорит Тсай. «Но если бы люди ведут себя так же мышам в ответ на это лечение, я сказал бы, что потенциал просто огромен, потому что это таким образом неразрушающее, и это настолько доступно».Тсай и Эд Бойден, адъюнкт-профессор биологической технической и мозговой и когнитивистики в MIT Media Lab и Институте Макговерна Мозгового Исследования, который является также автором статьи Природы, начали компанию по имени Терапия Cognito, чтобы преследовать тесты в людях.
Ведущие авторы газеты – аспирант филиал исследования Hannah Iaccarino and Media Lab Аннабель Сингер.«Это важное объявление может объявить прорыв в понимании и лечении болезни Альцгеймера, ужасном воздействии несчастья миллионы людей и их семьи во всем мире», говорит Майкл Сипсер, декан Школы MIT Науки. «Наши ученые MIT открыли дверь в совершенно новое направление исследования в области этого заболевания мозга и механизмов, которые могут вызвать или предотвратить его.
Я считаю его чрезвычайно захватывающим».Стимуляция мозговой волны
Болезнь Альцгеймера, которая поражает больше чем 5 миллионов человек в Соединенных Штатах, характеризуется бетой крахмалистые мемориальные доски, которые, как подозревают, вредны для клеток головного мозга и вмешиваются в нормальную функцию мозга. Предыдущие исследования намекнули, что пациенты, страдающие болезнью Альцгеймера, также ослабили гамма колебания.
Эти мозговые волны, которые колеблются от 25 до 80 герц (циклы в секунду), как полагают, способствуют нормальным функциям мозга, таким как внимание, восприятие и память.В изучении мышей, которые были генетически запрограммированы, чтобы заболеть болезнью Альцгеймера, но еще не показали накопления мемориальной доски или поведенческих признаков, Tsai и ее коллег, найденных гамма колебаниями, которым ослабляют, во время образцов деятельности, которые важны для изучения и памяти, управляя лабиринтом.Затем, исследователи стимулировали гамма колебания на уровне 40 герц в отделе головного мозга, названном гиппокампом, который очень важен в формировании памяти и поиске.
Эти начальные исследования полагались на технику, известную как оптогенетика, co-pioneered Boyden, который позволяет ученым управлять деятельностью генетически модифицированных нейронов, проливая свет на них. Используя этот подход, исследователи стимулировали определенные клетки головного мозга, известные как межнейроны, которые тогда синхронизируют гамма деятельность возбудительных нейронов.После часа стимуляции на уровне 40 герц исследователи сочли 40-процентное сокращение уровней беты крахмалистыми белками в гиппокампе. Стимуляция на других частотах, в пределах от 20 – 80 герц, не произвела это снижение.
Tsai и коллеги тогда начали задаваться вопросом, могли ли бы менее – агрессивные методы достигнуть того же самого эффекта. Тсай и Эмери Браун, профессор Эдварда Худа Тэплина Медицинской Технической и Вычислительной Нейробиологии, член Института Пикауэра, и автор статьи, придумали идею использовать внешний стимул – в этом случае, свет – чтобы стимулировать гамма колебания в мозгу.
Исследователи построили простое устройство, состоящее из полосы светодиодов, которые могут быть запрограммированы, чтобы мерцать на различных частотах.Используя это устройство, исследователи нашли, что час воздействия света, мерцающего на уровне 40 герц, увеличил гамма колебания и уменьшил бету крахмалистые уровни наполовину в зрительной зоне коры головного мозга мышей на очень ранних стадиях болезни Альцгеймера. Однако белки возвратились к их оригинальным уровням в течение 24 часов.Исследователи тогда занялись расследованиями, мог ли бы более долгий курс лечения уменьшить крахмалистые мемориальные доски у мышей с более передовым накоплением крахмалистых мемориальных досок.
После лечения мышей в течение часа в день в течение семи дней, были заметно уменьшены обе мемориальных доски и крахмалистое свободное плавание. Исследователи теперь пытаются определить, сколько времени эти эффекты длятся.Кроме того, исследователи нашли, что гамма ритмы также уменьшили другой признак болезни Альцгеймера: неправильно измененный белок Tau, который может сформировать путаницы в мозгу.
Лаборатория Тсая теперь учится, может ли свет стимулировать гамма колебания в отделах головного мозга вне зрительной зоны коры головного мозга, и предварительные данные предполагают, что это возможно. Они также занимаются расследованиями, имеет ли сокращение крахмалистых мемориальных досок какие-либо эффекты на поведенческие признаки их моделей мыши болезни Альцгеймера, и могла ли бы эта техника затронуть другие неврологические расстройства, которые включают гамма колебания, которым ослабляют.Два способа действияИсследователи также выполнили исследования, чтобы попытаться выяснить, как гамма колебания проявляют свои эффекты.
Они нашли, что после гамма стимуляции, процесса для беты крахмалистое поколение менее активно. Гамма колебания также улучшили способность мозга убрать бету крахмалистые белки, который обычно является работой по иммуноцитам, известным как микроглия.«Они поднимают токсичные материалы и обломки клетки, очищают окружающую среду и сохраняют нейроны здоровыми», говорит Тсай.
В пациентах, страдающих болезнью Альцгеймера, клетки микроглии становятся очень подстрекательскими и прячут ядохимикаты, которые делают другие клетки головного мозга более больными. Однако, когда гамма колебания были повышены у мышей, их микроглия претерпела морфологические изменения и стала более активной в убирании беты крахмалистые белки.«Итог, увеличивание гамма колебаний в мозгу может сделать по крайней мере две вещи к уменьшенному крахмалистому грузу.
Нужно уменьшить бету крахмалистое производство от нейронов. И второй должен увеличить разрешение amyloids микроглией», говорит Тсай.
Исследователи также упорядочили РНК посыльного от мозгов рассматриваемых мышей и нашли, что сотни генов были сверх – или underexpressed, и они теперь исследуют возможное воздействие тех изменений на болезни Альцгеймера.