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L'impatto dei 40 Hz sui ritmi del cervello
Cosa sappiamo (poco), e cosa no (molto), sugli effetti della stimolazione sensoriale dei ritmi cerebrali a 40Hz, in particolare nei casi di Alzheimer.
di Lisa Ovi 23-12-19
In un nuovo studio pubblicato da Cell Trends in Neurosciences, neuroscienziati del MIT proseguono l'esplorazione dei sorprendenti effetti della stimolazione dei ritmi "gamma" a 40Hz nel cervello, in particolare in modelli murini del morbo di Alzheimer. La ricerca è stata diretta da Li-Huei Tsai, professoressa di neuroscienze al Picower Institute e direttrice The Picower Institute for Learning and Memory, tra i fondatori dell'Aging Brain Initiative.

In precedenti studi pubblicati in marzo e maggio, i ricercatori hanno dimostrato come l'esposizione di topi luci intermittenti e suoni a 40Hz secondo il metodo "GENUS" (Gamma Entrainment), rafforza il ritmo cerebrale e modifica l'espressione genica e le attività di svariati tipi di cellule cerebrali. I ricercatori hanno osservato una diminuzione nel numero di placche di amiloidi e proteine Tau, una maggiore protezione dei neuroni e della loro rete di connessioni dalla degenerazione, con conseguente prolungamento della salute mnemonica e delle capacità di apprendimento rispetto ai topi non sottoposti al metodo GENUS.

Il nuovo articolo presenta un quadro di quanto sappiamo e quanto non sappiamo spiegare di questi effetti, nella speranza di poter un giorno utilizzare il metodo GENUS come approccio terapeutico o preventivo per gli esseri umani. L'interesse per lo studio dei ritmi cerebrali prodotti dalle attività neurali nasce da Chinnakkaruppan Adaikkan, primo autore dello studio.

Gli studi sulle oscillazioni coerenti dell'attività elettrica dei neuroni hanno prodotto due possibili spiegazioni dei ritmi gamma. In entrambi i casi si presuppone un'interazione tra neurotrasmettitori eccitatori e inibitori, attribuendo la conduzione del rapporto agli uni o agli altri. Adaikkan sta analizzando il ruolo di specifici neuroni nella reazione al GENUS e quanto queste reazioni rispecchiano altre fonti di onde gamma, come l'esecuzione di compiti cognitivi.

Sotto gli effetti del GENUS, sono state osservate alterazioni anche nell'espressione genica delle cellule della microglia, nella loro forma e comportamento e nella risposta infiammatoria all'Alzheimer. Gli aspetti auditivi del GENUS, in particolare, si sono dimostrati capaci di favorire un aumento nel numero di astrociti, responsabili dell'eliminazione di proteine patologiche, mentre l'interferenza con le funzioni delle vescicole sinaptiche negli astrociti può ostacolare le attività gamma.

Il nuovo articolo offre tre possibili spiegazioni del coinvolgimento delle cellule gliali: potrebbero contribuire direttamente alla sincronizzazione (entrainment) cerebrale sui ritmi gamma regolando il flusso di ioni che trasportano carica elettrica; pur non contribuendo alla ritmica cerebrale, la loro sensibilità ionica potrebbe renderli sensibili ai cambiamenti gamma, o potrebbero essere influenzati da cambiamenti a livello dei neurotrasmettitori. Diverse glia potrebbero venire coinvolte a causa della prossimità alle sinapsi o dall'influenza delle attività neurali sulle loro attività.

Gli effetti del GENUS si estendono all'ippocampo, centro chiave della memoria, ed alla corteccia prefrontale, centro nevralgico della cognizione. Non si spiega, però, in che modo l'incremento di onde gamma faciliti le comunicazioni multiregionali. Secondo un'ipotesi, sarebbe la qualità di coerenza sulla stessa frequenza ad ottimizzare le comunicazioni, secondo un'altra teoria, le attività gamma di una regione dirigerebbero direttamente le attività delle regioni a valle.

Il laboratorio Tsai ha dimostrato anche effetti significativi del GENUS su varie forme di memoria, come la memoria spaziale, a seconda del metodo di stimolazione. A differenza di precedenti studi che hanno dimostrato gli effetti della stimolazione dei ritmi cerebrali sulle funzioni mnemoniche durante la stimolazione, il laboratorio Tsai lo ha fatto a conclusione di ripetute stimolazioni.

Molte altre domande dovranno trovare risposta nei prossimi studi del laboratorio Tsai: come avviene tutto ciò? Quali cellule sono responsabili della risposta del cervello al metodo GENUS? In che modo i ritmi gamma coinvolgono cellule non neuronali come astrociti e microglia? Come si propagano oltre le regioni cerebrali responsabili della percezione? In che misura il potenziamento della gamma influenza la cognizione? La stimolazione a lungo termine influenza le connessioni dei circuiti cerebrali e come cambiano?


(lo)