Licht- en geluidstherapie kunnen de hersenfunctie versterken
Nieuw onderzoek bij muizen laat zien dat een innovatieve licht- en geluidstimulatietherapie de opbouw van giftige plaque in de hersenen kan verwijderen en enkele symptomen van de ziekte van Alzheimer en een verminderd cognitief functioneren kan verminderen.
De kenmerken van de ziekte van Alzheimer in de hersenen zijn onder meer de vorming van bèta-amyloïde plaques en de samensmelting van tau, een giftig eiwit dat de correcte werking van neurale netwerken verstoort.
Recent onderzoek heeft gesuggereerd dat mensen met deze vorm van cognitieve stoornissen ook verstoringen van de hersengolf ervaren.
Neuronen (hersencellen) produceren elektrische trillingen met verschillende frequenties, die 'hersengolven' worden genoemd.
Onderzoek heeft aangetoond dat mensen bij de ziekte van Alzheimer een verstoring ervaren in het activiteitspatroon van gammagolven, de hersengolven met de hoogste frequentie.
In de afgelopen jaren heeft een team van wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge bewijs gevonden dat bepaalde soorten lichtstimulatie het evenwicht van gammagolven kunnen herstellen en de accumulatie van bèta-amyloïde in muismodellen van de ziekte van Alzheimer kunnen verminderen.
Nu heeft hetzelfde team, dat werkt onder leiding van MIT Prof. Li-Huei Tsai, ontdekt dat een combinatie van licht- en geluidstherapie een significant effect kan hebben op het verbeteren van het cognitief functioneren in deze muismodellen.
Aangemoedigd door deze bevindingen, die in het tijdschrift verschijnen Cel, organiseren de onderzoekers nu een klinische proef om de effecten van deze nieuwe therapie bij mensen met deze neurodegeneratieve aandoening te testen.
Auditieve stimulatie heeft voordelen
In hun vorige studie gebruikten prof. Tsai en collega's een lichtstimulatiebehandeling, waarbij muismodellen gedurende 1 uur per dag werden blootgesteld aan flikkerende lichten op 40 Hertz.
Op dat moment ontdekten de onderzoekers dat deze niet-invasieve aanpak hielp om de niveaus van zowel bèta-amyloïde plaques als gefosforyleerde tau-eiwitten in de hersenen van knaagdieren te verlagen.
Bovendien merkte het team op dat de lichtstimulatie de activiteit van microglia verhoogde, een type neurale cel dat een rol speelt bij de immuunrespons en werkt door celresten op te ruimen.
Dit eerdere onderzoek was echter alleen gericht op veranderingen in de visuele cortex van de hersenen. In de huidige studie besloten de wetenschappers om nog een stap verder te gaan en te proberen andere hersenregio's die betrokken zijn bij geheugen en leerprocessen te behandelen door geluidstimulatie te gebruiken om gamma-hersengolven opnieuw in evenwicht te brengen.
Dus gingen ze door en stelden muizen gedurende 7 opeenvolgende dagen 1 uur per dag bloot aan 40 Hertz-geluiden. Deze auditieve stimulatie had het effect van het verlagen van de bèta-amyloïde niveaus, niet alleen in de auditieve cortex, maar ook in de hippocampus, een hersengebied dat een sleutelrol speelt bij het verwerken en oproepen van herinneringen.
"Wat we hier hebben aangetoond, is dat we een totaal andere sensorische modaliteit kunnen gebruiken om gamma-oscillaties in de hersenen te induceren", zegt prof. Tsai.
"En ten tweede", voegt ze eraan toe, "kan dit door auditieve stimulatie geïnduceerde gamma de amyloïde- en tau-pathologie verminderen, niet alleen in de sensorische cortex, maar ook in de hippocampus."
Wat nog belangrijker is, toen de onderzoekers het effect van deze geluidstimulatiebehandeling op de cognitieve vaardigheden van de knaagdieren beoordeelden, ontdekten ze dat de herinneringen van de muizen waren verbeterd en dat ze veel beter presteerden bij een test waarbij ze hun weg uit een doolhof moesten vinden door herinneren aan oriëntatiepunten.
Aan het einde van de behandeling was het vermogen van de muizen om objecten te onthouden waaraan onderzoekers ze eerder hadden blootgesteld, ook verbeterd.
Gecombineerde aanpak levert de beste resultaten op
In termen van zijn fysiologische impact, veroorzaakte de auditieve stimulatie niet alleen microgliale activiteit, maar had ook een effect op de bloedvaten en de bloedsomloop. Dit, zo stellen de onderzoekers, zou kunnen helpen om de niveaus van giftige eiwitten in de hersenen verder te verlagen.
Aangespoord door deze bevindingen combineerde het team vervolgens licht- en geluidstimulatietherapie en was aangenaam verrast om te ontdekken dat deze behandeling een nog beter effect had.
De onderzoekers ontdekten dat de combinatiebenadering leidde tot de eliminatie van bèta-amyloïde plaques in meer hersenregio's, waaronder de prefrontale cortex, die essentieel is voor cognitief functioneren van hogere orde.
Bovendien bood het een intensere boost aan microgliale activiteit. "Deze microglia stapelen zich gewoon op elkaar rond de plaquettes", merkt prof. Tsai op, die het effect "zeer dramatisch" noemt.
"Wanneer we visuele en auditieve stimulatie een week lang combineren, zien we de betrokkenheid van de prefrontale cortex en een zeer dramatische vermindering van amyloïde."
Prof. Li-Huei Tsai
Het team ontdekte ook dat als ze de behandeling na de eerste week zouden onderbreken, de positieve effecten binnen slechts 1 week zouden verdwijnen, wat suggereert dat specialisten deze therapie mogelijk continu moeten toedienen.
Prof. Tsai en collega's zijn al doorgegaan met het vaststellen dat de nieuwe combinatietherapie veilig is voor mensen, en ze schrijven momenteel deelnemers met vroege vormen van Alzheimer in voor een klinische studie die ze hebben ontworpen om het effect van de behandeling op mensen te beoordelen.
