Pulsujące światło może pobudzić mózg do zwalczania choroby Alzheimera

Szukając sposobów na pokonanie okrutnej choroby, jaką jest alzheimer, naukowcy zwrócili uwagę na najprostrze środki. Wykorzystali pulsujące z określoną częstotliwością światło, aby pobudzić mózg do wydzielania substancji chemicznych usuwających złogi toksycznego białka.

Wykorzystanie światła do leczenia uszkodzeń, spowodowanych przez chorobę Alzheimera, zaproponowali ostatnio naukowcy z Georgia Institute of Technology. Choroba, jak od dawna wiadomo, powoduje nadmierne gromadzenie się w mózgu złogów białek, nazywanych beta-amyloidem oraz tau, chociaż badania nad przyczynami Alzheimera nadal trwają i przynoszą co jakiś czas nowe ustalenia. Eksperyment z Georgii to kontynuacja wielu lat prób nad wykorzystaniem światła w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych. Zmieniając wiele razy sposób świecenia i eksperymentując z myszami, naukowcy ustalili, że najkorzystniej działa światło pulsujące, mające częstotliwość 40 herców, czyli inaczej mówiąc migające 40 razy na sekundę. Co wtedy dzieje się z mózgiem chorego?

Jak zmienia się chemia mózgu pod wpływem pulsującego światła?

Zaczęło się od tego, że w 2016 roku naukowcy z Massachusetts Institute of Technology zauważyli, że świecąc zwierzętom w oczy światłem migającym z częstotliwością 40 Hz spowodowali wydzielanie się w ich mózgach mikrogleju, a ten z kolei oczyścił go ze złogów białka beta-amyloidu. Mikroglej (ang. microglia, third element) są to komórki układu odpornościowego, mające wpływ na niemal wszystkie procesy, zachodzące w układzie nerwowym. Pełnią między innymi funkcje wspomagające i oczyszczające, reagują na różnego rodzaju stresy, uszkodzenia, stany zapalne w układzie nerwowym. Komórki mikrogleju są więc odpowiedzialne za usuwanie substancji, które zakłócają funkcjonowanie neuronów.

Teraz badacze szukali odpowiedzi na pytanie, jakie dokładnie procesy zachodzą w mózgu w wyniku działania migocącego światła. Zauważyli najpierw pojawienie się fosfoprotein, białek o charakterze kwasowym, które z kolei spowodowały uwalnianie cytokin. Są to niewielkie białka, wydzielane przez leukocyty, makrofagi, komórki tuczne itp. i wysyłające sygnały do innych komórek, co pobudza je do tzw. odpowiedzi immunologicznej. Naukowcy zidentyfikowali w mózgu doświadczalnych zwierząt 20 rodzajów takich cytokin.

Zobacz wideo

"Oprócz cytokin, które mogą być sygnałem dla mikrogleju, zidentyfikowaliśmy szereg czynników, które także wspierają zdrowie układu nerwowego" - powiedział prof. Levi Wood, współprowadzący badania wraz z Annabelle Singer z Georgia Tech. Częstotliwość 40 Hz wydaje się uaktywniać w mózgach chorych fale mózgowe gamma. Są to najszybsze z fal mózgowych o częstotliwości od 30 do 90 Hz. Związane są z wyższymi funkcjami poznawczymi, m.in. z pamięcią i percepcją sensoryczną. Istnieją badania, które pokazują, że wzbudzone fale gamma oczyściły mózg z nadmiaru toksycznego białka amyloidowego oraz tau.

Uwalniane cytokiny były to zarówno cytokiny przeciwzapalne, jak i zapalne, przy czym reakcja zapalna była krótkotrwała. Naukowcy sądzą, że nie była szkodliwa, a wręcz przeciwnie - mogła być korzystna i wspierać proces naprawy. Aby doszło do wzbudzenia tych procesów wystarczyło stymulować mózg światłem o częstotliwości 40 Hz przez godzinę, przy czym już po 15 minutach pojawiały się fosfoproteiny, a do wydzielania cytokin zaczynało dochodzić po 45 minutach migania.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie "Journal of Neuroscience".

Źródło: GeorgiaTech, ScienceDaily, Journal of Neuroscience