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Schlag gegen Alzheimer mit Gehirnwellen

2018-03-12 0
   
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résuméWenn eine Menge anfängt zu applaudieren, jede Person zunächst tut dies zu ihrem eigenen Rhythmus. Aber in einigen Fällen können diese Klappen synchronisieren, mit Hunderten oder Tausenden oder Millionen von Händen schlagen im Einklang. Etwas Ähnliche
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Schlag gegen Alzheimer mit Gehirnwellen


Wenn eine Menge anfängt zu applaudieren, jede Person zunächst tut dies zu ihrem eigenen Rhythmus. Aber in einigen Fällen können diese Klappen synchronisieren, mit Hunderten oder Tausenden oder Millionen von Händen schlagen im Einklang.

Etwas Ähnliches passiert im Gehirn. Wenn ein einzelnes Neuron ausgelöst wird, sendet es einen elektrischen Impuls nach unten. Aber große Netzwerke von Neuronen können auch zusammen feuern, wodurch regelmäßige Zyklen der elektrischen Aktivität, die dem synchronisierten Applaus einer begeisterten Menge ähneln. Formal werden diese als Neuraloszillationen bezeichnet; Mehr umgangssprachlich, sie sind Gehirnwellen.

Diese Wellen werden klassifiziert, wie häufig die Neuronen in einer Sekunde schießen. Wenn sie Feuer ein bis vier Mal, das ist eine Delta-Welle, die während des tiefen Schlafes auftritt. Wenn sie 12 bis 30 mal Feuer, das ist eine Beta-Welle, die typisch für normale Wachheit ist. Und wenn sie dies tun, 30 bis 90 mal, das ist eine Gamma-Welle, die mit höheren geistigen Fähigkeiten, wie Erinnerung, Aufmerksamkeit und Wahrnehmung verbunden wurde. Es ist also keine Überraschung, dass Wissenschaftler unterbrochene Gamma-Wellen in vielen Arten von Hirnstörungen, einschließlich Verletzungen, Schizophrenie und Alzheimer-Krankheit gesehen haben.

Aber von Mäusen studiert Hannah Iaccarino und Annabelle Singer haben gezeigt , dass diese gestört Gamma - Wellen sind nicht nur ein Symptom der Alzheimer-Krankheit. Durch die Wiederherstellung der normalen Gamma - Wellen , Iaccarino und Singer tatsächlich geschafft , ein Markenzeichen der Krankheit entgegenzuwirken. In Alzheimer, sammelt sich ein Protein namens Beta-Amyloid in den Räumen zwischen Neuronen und schafft große, schädliche Plaques. Aber Gamma kann anscheinend das Immunsystem mobilisieren, um diese Plaques zu löschen.

Dies ist immer noch Vorarbeit, aber es Heralds ein völlig neuer Ansatz für den Umgang mit Alzheimer-Veränderung neuronale Aktivität, anstatt die Bereitstellung von Drogen oder Chemikalien. "Es ist so verschieden von dem, was die Menschen versucht haben, aber wir sind sehr aufgeregt über die Möglichkeit , diese für die menschliche Erprobung zu bringen" , sagt Li-Huei Tsai , ein MIT - Forscher, der die Studie leitete.

"Es ist möglicherweise transformierende" und nicht wegen seiner medizinischen Auswirkungen, sagt Vikaas Sohal , von der University of California, San Francisco, die nicht an der Studie beteiligt war. "Viele Neurowissenschaftler, auch ich, haben traditionell über Gamma-Oszillationen als eine Rolle in, wie Neuronen kommunizieren und verarbeiten Informationen gedacht. Wir haben nicht wirklich darüber nachgedacht , wie sie die Biologie von Zellen verändern könnte. Setzen Sie es anders: Wenn Gamma-Oszillationen Teil der Software des Gehirns sind, schlägt diese Studie vor, dass das Ausführen der Software die Hardware ändern kann. "

Tatsächlich wird diese Software manchmal ignoriert. Laut Tsai haben Wissenschaftler große Fortschritte beim Verstehen der Gene und Moleküle gemacht, die Alzheimer zugrunde liegen. Aber es gibt relativ weniger Arbeit, wie die Krankheit die kollektive Aktivität von Neuronen beeinflusst - oder umgekehrt.

Ihr Team begann damit, dass die Mäuse durch ein Labyrinth laufen und die Gehirnwellen in ihrem Hippocampus aufzeichnen - ein Teil des Gehirns, das an Navigation und Erinnerung beteiligt ist. Normalerweise, wenn die Mäuse traf eine Sackgasse, sehen Sie eine kurze, scharfe Ausbruch von Gamma-Wellen. Aber wenn das Team eine Rasse von Nagetieren, die besonders anfällig für Alzheimer sind, sahen sie schwächere Gamma-Bursts, und weniger Synchronizität zwischen den feuernden Neuronen.

Frühere Studien hatten Gammastörungen bei Menschen und Nagetieren mit Alzheimer gefunden. Aber mit einer aktuellen Ausnahme waren diese immer bei Individuen angesehen , die bereits von der Krankheit in den späten Stadien waren. Im Gegensatz dazu hatten Tsai-Nagetiere keine großen beta-amyloiden Plaques und waren völlig asymptomatisch. Sie waren früh in ihrer Krankheit, und doch hatten sie bereits Gammaprobleme. Also, was würde passieren, fragte sich Tsai, ob sie diese Probleme behoben?

Um herauszufinden, verwendete ihr Team eine Technik namens Optogenetik, bei der Neuronen mit lichtempfindlichen Proteinen beladen werden, so dass sie durch Lichtblitze aktiviert werden können. Durch das Senden von 40 solcher Blitze eine Sekunde, könnte das Team Gammawellen im Gehirn ihrer Mäuse zu schaffen. Und nach einer Stunde, fanden sie, dass sie rund halbiert die Ebenen der Beta-Amyloid. "Wir waren sehr, sehr überrascht", sagt Tsai.

Das Team zeigte, dass sie eine Klasse von janitorial Zellen namens microglia mobilisiert hatte. Diese patrouillieren das Gehirn, Säuberung von toten Zellen und schädlichen Proteinen. Nach dem Gamma-Burst verdoppelte sich die Mikroglia sowohl in Anzahl als auch in Grße und begann, jedes beta-Amyloid, das herumliegend war, zu schlucken.

Es ist wahrscheinlich, dass Gamma-Wellen haben andere Vorteile über Clearing-Beta-Amyloid. Zum Beispiel Jorge Palop , vom Gladstone Institut für neurologische Krankheit, hat gezeigt , dass diese Wellen verbessern kann , die Erinnerungen an Mäusen mit Alzheimer verbessern . Und Sohal hat festgestellt, dass die Wellen zu "tiefen und dauerhaften Verbesserungen beim Lernen" führen können.

Das ist alles ermutigend, aber es ist nur für menschliche Patienten nützlich, wenn wir Gammawellen auf Nachfrage induzieren können. Optogenetik ist wahrscheinlich nicht die Lösung: Es ist eine komplizierte und invasive Technik , die ist nur ausgehend seinen Weg in Studien am Menschen zu finden . Glücklicherweise hat das Team von Tsai ein viel einfacheres Verfahren entwickelt.

Durch bloße Belichtung von Mäusen mit Lichtern, die programmiert wurden, um mit einer bestimmten Frequenz zu flimmern - ohne Proteinbeladung - konnten sie Gammawellen induzieren, die Mikroglia anregen und die Beta-Amyloidspiegel reduzieren. Sie schafften es sogar, Beta-Amyloid-Plaques in älteren Mäusen, die weiter in ihrer Krankheit waren zu löschen. Nachdem die flackernden Lichter für nur eine Stunde am Tag, für sieben Tage, die Nagetier Plaque zählte, fiel um zwei Drittel, ebenso wie die Größe der verbleibenden Plaques. "Das ist der aufregendste Teil dieser ganzen Studie", sagt Tsai.

Es gibt noch viele unbeantwortete Fragen. Es ist noch unklar, warum Gammawellen in Alzheimer unterbrochen werden oder wie diese Wellen die Mikroglia anregen. Und bis jetzt können ihre flackernden Lichter nur die Wellen in der visuellen Kortex induzieren - ein Teil des Gehirns, das Signale von den Augen empfängt, und das ist relativ unberührt von Alzheimer. Das Team muss Wege finden, um Gammawellen in tieferen Bereichen des Gehirns zu stimulieren.

Und sie versuchen es. Zusammen mit Ed Boyden, einer der Schöpfer von Optogenetik und einen Beitrag zu der neuen Studie, Tsai eine Firma namens gegründet hat Cognito Therapeutics Geräte zur visuellen Entwicklung zu induzieren Gamma waves- "googles, oder etwas ähnliches", sagt sie.

In der Zwischenzeit drängt sie auf Vorsicht. "Ich mache mir Sorgen, dass die Leute denken, sie können ein selbstgebautes Gerät benutzen, um sich selbst zu behandeln, und die richtige Frequenz ist extrem wichtig", sagt sie. "Wenn Leute ein falsches verwenden, wissen wir nicht, ob es schädlich sein könnte. Für den menschlichen Gebrauch müssen wir mehr Arbeit tun. "

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