40 Hzの振動はマウスモデルのアルツハイマー病の症状を軽減します

新しい研究では、40 Hzの振動が実験用マウスのアルツハイマー病の病状と症状を軽減し、運動機能を改善できるという証拠を示しています。 これらの画像は、40 Hz の触覚刺激で治療したタウ P301S モデルマウスの一次体性感覚皮質ニューロンにおける、アルツハイマー病の特徴であるタンパク質リン酸化タウ (マゼンタ) の減少を強調しています (右)。 未処理のコントロールの画像が左側にあります。

40 Hz のガンマ周波数の脳リズムによる非侵襲的感覚刺激がアルツハイマー病の病状と症状を軽減できるという証拠は、マウスとヒトを対象とした複数の研究グループによってすでに光と音で示されており、今回は触覚刺激にも拡張されています。 MITの科学者らによる新しい研究では、アルツハイマー病モデルマウスを1日1時間、数週間にわたって40Hzの振動にさらしたところ、未治療の対照マウスと比較して脳の健康状態と運動機能が改善されたことが示された。

MITグループは、ガンマ周波数の触覚刺激が脳の活動に影響を与え、運動機能を改善できることを示した最初の研究者ではないが、その刺激がアルツハイマー病の特徴であるタンパク質であるリン酸化タウのレベルを低下させ、ニューロンの死滅や神経細胞の死滅を防ぐこともできることを初めて示した。シナプス回路の接続を失い、神経 DNA の損傷を軽減します。

「この研究は、脳のガンマ線出力を高めるために使用できる第3の感覚様式を実証しています」と、この研究の責任著者であり、ピコワー学習記憶研究所およびマサチューセッツ工科大学老化脳イニシアチブの所長であるLi-Huei Tsai氏は述べています。脳認知科学部 (BCS) のピコワー教授。 「40 Hz の触覚刺激が他のモダリティでは示されていない運動能力に利益をもたらすことがわかり、非常に興奮しています。触覚刺激が運動機能に障害のある被験者に利益をもたらすことができるかどうかを見るのは興味深いでしょう。」

Ho-Jun Suk、Nicole Buie、Guojie Xu、および Arit Banerjee は、『Frontiers in Aging Neuroscience』の研究の筆頭著者であり、MIT の Y. Eva Tan 神経工学教授である Ed Boyden はこの論文の共同上級著者です。 。 ピコワー研究所の提携メンバーであるボイデンは、BCS のほか、生物工学、メディア芸術科学の部門、マクガバン脳研究所、K. リサ・ヤン バイオニクスセンターにも任命されています。

雰囲気を感じる

2016年から始まった一連の論文では、蔡氏の研究室が主導する共同研究により、40 Hzの光のちらつきやカチッという音（感覚刺激を使用したガンマ同調のためのGENUSと呼ばれる技術）が、アミロイドβおよびタウタンパク質のレベルを低下させることが実証された。 、さまざまなアルツハイマー病マウスモデルにおいて、ニューロン死を防ぎ、シナプスを保存し、さらには学習と記憶を維持します。 ごく最近、パイロット臨床研究で研究チームは、40 Hzの光と音の刺激が安全であり、脳の活動と接続性を向上させることに成功し、初期アルツハイマー病のヒトボランティアの小規模なコホートに重大な臨床的利益をもたらすようであることを示した。 他のグループは40 Hzの感覚刺激の健康上の利点を再現し裏付けており、MITのスピンオフ企業であるコグニート・セラピューティクスはアルツハイマー病の治療法として光と音の刺激の第III段階の臨床試験を開始した。

この新しい研究では、アルツハイマー病の神経変性の2つの一般的に使用されるマウスモデル、タウ病のタウ病理を再現するタウP301Sマウスと、シナプスの喪失とシナプスの喪失を再現するCK-p25マウスの2種類のマウスモデルにおいて、全身40Hzの触覚刺激が有意義な利益を生み出すかどうかをテストした。人間の病気で見られるDNA損傷。 研究チームは、脳の 2 つの領域、すなわち触覚が処理される一次体性感覚皮質 (SSp) と、脳が身体への運動命令を生成する一次運動野 (MOp) に焦点を当てて分析を行いました。

振動刺激を生み出すために、研究者らは40 Hzの音を流すスピーカーの上にマウスケージを置き、ケージを振動させた。 刺激を受けていない対照マウスは、すべてのマウスが同じ 40 Hz の音を聞くように、同じ部屋に点在するケージの中に入れられました。 したがって、刺激されたマウスと対照マウスの間で測定された差は、触覚刺激の追加によって生じたものである。

まず研究者らは、40 Hzの振動が健康な（つまり、アルツハイマー病ではない）マウスの脳の神経活動に変化をもたらすことを確認した。 c-fos タンパク質の発現によって測定すると、活性は SSp で 2 倍、MOp で 3 倍以上増加し、後者の場合は統計的に有意な増加でした。

研究者らは、40 Hz の触覚刺激が神経活動を増加させる可能性があることを知ると、2 つのマウス モデルにおける疾患への影響を評価しました。 両性を確実に表現するために、研究チームは雄の P301S マウスと雌の CK-p25 マウスを使用しました。

良い振動

3週間刺激したP301Sマウスは、刺激を受けていない対照と比較して、両方の脳領域においてニューロンの有意な保存を示した。 刺激されたマウスはまた、2 つの測定により SSp のタウの有意な減少を示し、MOp でも同様の傾向を示しました。

CK-p25 マウスは 6 週間の振動刺激を受けました。 これらのマウスは、振動を与えていない対照マウスと比較して、両方の脳領域でより高いレベルのシナプスタンパク質マーカーを示しました。 また、DNA 損傷レベルの低下も示されました。

最後に、チームは振動にさらされたマウスとそうでないマウスの運動能力を評価しました。 彼らは、両方のマウスモデルが回転ロッド上にかなり長く留まることができることを発見しました。 また、P301S マウスは、対照マウスよりもかなり長く金網にぶら下がっていましたが、CK-p25 マウスは、有意ではないものの、プラスの傾向を示しました。

「今回の研究は、視覚または聴覚のGENUSを使用したこれまでの研究と同様に、神経変性疾患における病理を改善し、行動能力を改善するための新しい治療戦略として非侵襲的感覚刺激を使用できる可能性を示しています」と著者らは結論付けている。

この研究への支援は、JPB財団、ピコワー学習記憶研究所、エドゥアルド・エウネキアン、デグルーフVM財団、ハリス・ファミリー財団、メリッサ・アンド・ダグ・コー・ハーン、レスター・ギンペルソン、エレノア・シュワルツ慈善財団、ドルビー・ファミリー、キャスリーンから行われた。ミゲル・オクタビオ、ジェイ・ミラーとキャロル・ミラー、アン・ガオとアレックス・フー、そしてチャールズ・ヒーケン。