Bagaimana Gelombang Cahaya dan Suara 40 Hz Dapat Menghentikan Alzheimer

Mengaktifkan gelombang otak tertentu melalui terapi cahaya dan suara meningkatkan pelepasan peptida dari interneuron, mendorong pembuangan protein terkait Alzheimer melalui sistem glimfatik otak, menurut penelitian terbaru.

Penelitian dari DENGAN dan institusi lain semakin menunjukkan bahwa kedipan cahaya dan bunyi klik pada frekuensi ritme otak gamma 40 Hz dapat memperlambat perkembangan penyakit ini. Alzheimer penyakit (AD) dan meringankan gejala pada sukarelawan manusia dan tikus laboratorium.

Read Also

Thailand meningkatkan pengendalian ternak di perbatasan setelah wabah antraks dilaporkan di negara tetangganya, Laos

29 Mar 2024

Dalam sebuah studi baru di Alam Dengan menggunakan model penyakit pada tikus, para peneliti di The Picower Institute for Learning and Memory of MIT mengungkapkan mekanisme kunci yang mungkin berkontribusi terhadap efek menguntungkan ini: pembersihan protein amiloid, ciri khas patologi AD, melalui sistem glymphatic otak, baru-baru ini menemukan jaringan “pipa” yang sejajar dengan pembuluh darah otak.

“Sejak kami mempublikasikan hasil pertama kami pada tahun 2016, orang-orang bertanya kepada saya bagaimana cara kerjanya? Mengapa 40Hz? Mengapa tidak frekuensi lain?” kata penulis senior studi Li-Huei Tsai, Profesor Neurosains Picower dan direktur The Picower Institute dan Aging Brain Initiative MIT. “Ini memang pertanyaan yang sangat penting yang telah kami jawab dengan kerja keras di laboratorium.”

Makalah baru ini menjelaskan serangkaian eksperimen, yang dipimpin oleh Mitch Murdock ketika dia masih menjadi mahasiswa doktoral Ilmu Otak dan Kognitif di MIT, menunjukkan bahwa ketika stimulasi gamma sensorik meningkatkan daya dan sinkronisasi 40 Hz di otak tikus, hal tersebut akan memicu jenis gangguan tertentu. neuron untuk melepaskan peptida. Hasil penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa sinyal protein pendek tersebut kemudian mendorong proses spesifik yang mendorong peningkatan pembersihan amiloid melalui sistem glimfatik.

Read Also

Sains yang Disederhanakan: Apa Itu Nanosains?

30 Mar 2024

“Kami belum memiliki peta linier mengenai urutan pasti peristiwa yang terjadi,” kata Murdock, yang diawasi bersama oleh Tsai dan rekan penulis serta kolaborator Ed Boyden, Y. Eva Tan Profesor Neuroteknologi di MIT, anggota dari McGovern Institute for Brain Research dan anggota afiliasi The Picower Institute. “Tetapi temuan dalam eksperimen kami mendukung jalur pembersihan melalui rute glimfatik utama.”

Dari Gamma hingga Glimfatik

Karena penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa sistem glimfatik adalah saluran utama untuk pembersihan limbah otak dan mungkin diatur oleh ritme otak, tim Tsai dan Murdock berhipotesis bahwa sistem ini mungkin membantu menjelaskan pengamatan laboratorium sebelumnya bahwa stimulasi sensorik gamma mengurangi kadar amiloid pada tikus model Alzheimer. .

Bekerja dengan tikus “5XFAD”, yang secara genetik memodelkan Alzheimer, Murdock dan rekan penulis pertama kali mereplikasi hasil laboratorium sebelumnya bahwa stimulasi sensorik 40 Hz meningkatkan aktivitas saraf 40 Hz di otak dan mengurangi kadar amiloid. Kemudian mereka mengukur apakah ada perubahan yang berkorelasi pada cairan yang mengalir melalui sistem glimfatik untuk membawa limbah. Memang benar, mereka mengukur peningkatan cairan serebrospinal di jaringan otak tikus yang diobati dengan stimulasi gamma sensorik dibandingkan dengan kontrol yang tidak diobati. Mereka juga mengukur peningkatan laju cairan interstisial yang meninggalkan otak. Selain itu, pada tikus yang diberi pengobatan gamma, ia mengukur peningkatan diameter pembuluh limfatik yang mengalirkan cairan dan mengukur peningkatan akumulasi amiloid di kelenjar getah bening serviks, yang merupakan tempat drainase aliran tersebut.

Tur video yang menyoroti makalah baru oleh Murdock, et. Al. dari Institut Pembelajaran dan Memori Picower. Kredit: Institut Pembelajaran dan Memori Picower di MIT

Untuk menyelidiki bagaimana peningkatan aliran cairan ini mungkin terjadi, tim berfokus pada saluran air aquaporin 4 (AQP4) sel astrosit, yang memungkinkan sel memfasilitasi pertukaran cairan glimfatik. Ketika mereka memblokir fungsi APQ4 dengan bahan kimia, hal itu mencegah stimulasi gamma sensorik mengurangi kadar amiloid dan mencegahnya meningkatkan pembelajaran dan memori tikus. Dan ketika, sebagai tes tambahan, mereka menggunakan teknik genetik untuk mengganggu AQP4, hal itu juga mengganggu pembersihan amiloid yang dipicu oleh gamma.

Selain pertukaran cairan yang didorong oleh aktivitas APQ4 pada astrosit, mekanisme lain yang menyebabkan gelombang gamma meningkatkan aliran glimfatik adalah dengan meningkatkan denyut pembuluh darah di sekitarnya. Beberapa pengukuran menunjukkan pulsatilitas arteri yang lebih kuat pada tikus yang diberi stimulasi gamma sensorik dibandingkan dengan kontrol yang tidak diobati.

Salah satu teknik baru terbaik untuk melacak bagaimana suatu kondisi, seperti stimulasi gamma sensorik, mempengaruhi jenis sel yang berbeda adalah dengan mengurutkannya RNA untuk melacak perubahan dalam cara mereka mengekspresikan gen mereka. Dengan menggunakan metode ini, tim Tsai dan Murdock melihat bahwa stimulasi sensorik gamma memang mendorong perubahan yang konsisten dengan peningkatan aktivitas astrosit AQP4.

Didorong oleh peptida

Data pengurutan RNA juga mengungkapkan bahwa setelah stimulasi sensorik gamma, subset neuron, yang disebut “interneuron”, mengalami peningkatan signifikan dalam produksi beberapa peptida. Hal ini tidak mengherankan karena pelepasan peptida diketahui bergantung pada frekuensi ritme otak, namun hal ini tetap penting karena satu peptida khususnya, VIP, dikaitkan dengan manfaat melawan Alzheimer dan membantu mengatur sel-sel pembuluh darah, aliran darah dan izin glimfatik.

Memanfaatkan hasil yang menarik ini, tim melakukan tes yang mengungkapkan peningkatan VIP di otak tikus yang diberi pengobatan gamma. Para peneliti juga menggunakan sensor pelepasan peptida dan mengamati bahwa stimulasi gamma sensorik menghasilkan peningkatan pelepasan peptida dari interneuron pengekspres VIP.

Tapi apakah pelepasan peptida yang distimulasi gamma ini memediasi pembersihan amiloid secara glimfatik? Untuk mengetahuinya, tim melakukan eksperimen lain: mereka mematikan neuron VIP secara kimia. Ketika mereka melakukan hal tersebut dan kemudian memaparkan tikus pada stimulasi gamma sensorik, mereka menemukan bahwa tidak ada lagi peningkatan pulsatilitas arteri dan tidak ada lagi pembersihan amiloid yang distimulasi gamma.

“Kami pikir banyak neuropeptida yang terlibat,” kata Murdock. Tsai menambahkan bahwa arah baru yang besar dalam penelitian laboratorium ini adalah menentukan peptida atau faktor molekuler lain apa yang mungkin didorong oleh stimulasi gamma sensorik.

Tsai dan Murdock menambahkan bahwa meskipun makalah ini berfokus pada mekanisme penting—pembersihan amiloid secara glimfatik—yang melaluinya stimulasi gamma sensorik dapat membantu otak, hal tersebut mungkin bukan satu-satunya mekanisme mendasar yang penting. Efek pembersihan yang ditunjukkan dalam penelitian ini terjadi cukup cepat tetapi dalam percobaan laboratorium dan studi klinis diperlukan stimulasi gamma sensorik kronis selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan untuk mendapatkan efek berkelanjutan pada kognisi.

Namun, dengan setiap penelitian baru, para ilmuwan belajar lebih banyak tentang bagaimana stimulasi sensorik pada ritme otak dapat membantu mengobati gangguan neurologis.

Referensi: “Stimulasi gamma multisensori meningkatkan pembersihan amiloid secara glimfatik” oleh Mitchell H. Murdock, Cheng-Yi Yang, Na Sun, Ping-Chieh Pao, Cristina Blanco-Duque, Martin C. Kahn, TaeHyun Kim, Nicholas S. Lavoie, Matheus B. Victor, Md. Rezaul Islam, Fabiola Galiana, Noelle Leary, Sidney Wang, Adele Bubnys, Emily Ma, Leyla A. Akay, Madison Snow, Yong Qian, Kitchen Lai, Michelle M. McCarthy, Nancy Kopell, Manolis Kellis, Kiryl D Piatkevich, Edward S. Boyden dan Li-Huei Tsai, 28 Februari 2024, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-024-07132-6

Selain Tsai, Murdock dan Boyden, penulis makalah lainnya adalah Cheng-Yi Yang, Na Sun, Ping-Chieh Pao, Cristina Blanco-Duque, Martin C. Kahn, Nicolas S. Lavoie, Matheus B. Victor, Md. Rezaul Islam , Fabiola Galiana, Noelle Leary, Sidney Wang, Adele Bubnys, Emily Ma, Leyla A. Akay, TaeHyun Kim, Madison Snow, Yong Qian, Kitchen Lai, Michelle M. McCarthy, Nancy Kopell, Manolis Kellis, Kiryl D. Piatkevich.

Dukungan untuk penelitian ini datang dari Barbara J. Weedon, Henry E. Singleton, keluarga Hubolow, Robert A. dan Renee E. Belfer, Eduardo Eurnekian, keluarga Ko Hahn, Yayasan Keluarga Carol dan Gene Ludwig, Yayasan Keluarga Halis, Lester A. Gimpelson, keluarga Dolby, Jay L. dan Carroll D. Miller, Lawrence dan Debra Hilibrand, David B. Emmes, Marc Haas Foundation, The Picower Institute for Learning and Memory, The JPB Foundation, dan the Institut Kesehatan Nasional.