Die geschwungenen, inwieweit die zunehmende 40Hz „gamma“ Rhythmus macht, in das Gehirn beeinflussen können, die Pathologie und die Symptome der Alzheimer-Krankheit im Mausmodell wurde überraschend, sogar der MIT-Neurowissenschaftler, die haben Pionierarbeit geleistet, die Idee. So überraschend, in der Tat, Sie können es nicht erklären, warum es passiert.
In drei arbeiten, darunter zwei in diesem Jahr in der Zelle und Neuron, Sie haben gezeigt, dass das Verfügbarmachen Mäuse-Licht flackert oder der sound brummt bei 40 Hz, eine Methode genannt „GATTUNG“ für Gamma-ENtrainment Mit Sensorischen reizen, stärkt den Rhythmus auf das Gehirn und Veränderungen der gen-expression und Aktivität von mehreren Gehirn-Zelltypen. Pathologische amyloid und tau-protein-Ablagerungen zurückgehen, Neuronen und Ihre Verschaltung geschützt sind, von degeneration und lernen und Gedächtnis ertragen deutlich besser als in Krankheits-Modell Mäuse, die nicht erhalten, GATTUNG.
In einem neuen review-Artikel in Trends in Neurosciences zwei führenden Forscher dieser Anstrengungen lag die wenigen knowns und viele unbekannte, die verstanden werden müssen, um festzustellen, wie die weit verbreitete Effekte stattfinden. Es ist eine Herausforderung, die Sie genießen, weil die Antworten könnten sowohl wissenschaftliches Neuland und helfen Ihnen bei der Verbesserung, wie die GATTUNG könnte eine therapeutische oder präventive Ansatz für die Menschen.
„Während wir wissen, es wirkt sich auf die Pathologie in Mäusen, wir wollen verstehen, wie denn das wird uns helfen zu verstehen und zu verfeinern, mögliche Behandlung,“, sagte führen Autor Chinnakkaruppan Adaikkan, ein postdoc im Labor von senior-Autor Li-Huei Tsai, Picower Professor of Neuroscience und Direktor des Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis.
Adaikkan interessiert zu verstehen, wie neuronale Aktivität erzeugt Gehirn-Rhythmen seit seiner Doktorarbeit. Am MIT, er ist channeling, die Leidenschaft zu verstehen, wie sensorische stimulation können mitzureißen Schwingungen.
„Das ist, was treibt mich ins Labor kommen jeden Tag zur Untersuchung dieser Mechanismen ist die“ Adaikkan sagte. „Als wir die Daten von der ersten Maus, wo wir Aufnahmen von dem visuellen cortex, dem hippocampus und dem präfrontalen cortex waren wir überrascht zu sehen, dass die visuelle stimulation wird in diesen Regionen des Gehirns. Das war sehr aufregend, aber wir haben einen sehr langen Weg zu gehen, um zu verstehen, wie dies geschieht.“
Das neue Papier wirft diese Frage und viele andere für das Feld. Welche Zellen zugrunde liegen, die das Gehirn Reaktion auf die GATTUNG? Wie gamma-Rhythmen zu engagieren nicht-neuronalen Zellen wie Astrozyten und mikroglia? Wie kommt es zu propagieren, über die Hirnregionen, die verantwortlich sind für Wahrnehmung? Wie umfangreich kann die Verbesserung gamma Einfluss auf die Kognition? Schafft die langfristige stimulation des Gehirns beeinflussen circuit-verbindungen und wie Sie sich ändern?
Zelle Rollen
Studien darüber, wie Gruppen von Neuronen, die sich engagieren in kohärenten Schwingungen der elektrischen Aktivität haben dabei zwei Modelle zu erklären, gamma-Rhythmen. Beide beinhalten ein zusammenspiel zwischen erregenden und hemmenden Neuronen, unterscheiden sich aber auf die Art führt die Interaktion, Adaikkan und Tsai schrieb. In seiner Arbeit, Adaikkan versucht zu zerpflücken um die Rolle von bestimmten Arten von Neuronen in der GATTUNG und wie eng diese Muster Spiegel und andere Quellen von Gammastrahlen, wie Sie aufgerufen wird, durch kognitive Aufgaben.
GATTUNG betrifft mehr als Neuronen. Tsai ‚ s lab hat herausgefunden, dass mikroglia ändern Ihre gen-expression, Ihrer physischen form, Ihrer protein-Konsum Verhalten und die entzündliche Reaktion abhängig von der Alzheimer-Modell beteiligt. Arbeit aus einer anderen Gruppe zeigte, dass eine Blockade von Vesikel-Freisetzung in Astrozyten behindert werden kann, die gamma-Energie in Mäusen und Tsai-Gruppe gefunden, dass die auditorische GATTUNG Rekruten eine Erhöhung der reaktiven Astrozyten, die sind eher geneigt zu konsumieren, pathologische Proteine.
Das neue Papier bietet drei Hypothesen darüber, wie solche „Glia“ – Zellen beteiligt sind: Sie könnte direkt dazu beitragen, gamma Mitnahme durch die Regelung der Strömung von Ionen, die Träger der elektrischen Ladung; auch wenn Sie nicht dazu beitragen Rhythmen, Ihre Ionischen Empfindlichkeit kann noch reagieren, um gamma-änderungen; Sie könnten stattdessen werden beeinflusst durch Veränderungen in der Ebene der Neurotransmitter als Ergebnis von gamma.
Darüber hinaus werden verschiedene glia kann auch einbezogen werden, die wegen Ihrer Nähe zu elektrischen Kopplungen zwischen Neuronen, die Synapsen genannt, oder, weil Ihre Aktivität richtet sich im übrigen durch die neuronale Aktivität.
Die breitere Gehirn
Dieser GATTUNG erstreckt sich auf den hippocampus, das ist der Schlüssel für den Speicher, und der präfrontale cortex, das ist der Schlüssel für Wahrnehmung, ist wahrscheinlich ein Faktor, wie es bewahrt die Funktion des Gehirns. Aber wieder gibt es konkurrierende Modelle, wie erhöhte gamma erleichtern könnte, multi-regionalen Kommunikation. In einem, schreiben die Autoren, die Kohärenz mit der gleichen Frequenz optimiert die Kommunikation, während das andere Modell, eine region, die gamma-Aktivität, die direkt Festplatten-Aktivität in Regionen stromabwärts. Neue Experimente, die sich direkt manipulieren inter-regionale Kreisläufe, so argumentieren Sie, könnte helfen, zu lösen, welches Modell besser erklärt, gamma-Mitnahme-Effekte.
Schließlich werden die Auswirkungen der GATTUNG auf die Hirnfunktionen und das Verhalten auch noch nicht vollständig erklärt. Das Tsai lab hat gezeigt, signifikante Auswirkungen auf das räumliche Gedächtnis und einige Auswirkungen auf andere Formen von Speicher, in Abhängigkeit von der stimulation-Methode. Andere Studien haben gezeigt, dass die Stimulierung des Gehirns Rhythmen durch andere Mittel, wie zum Beispiel über genetische oder optogenetische Manipulation in der Maus, oder über transkranielle stimulation beim Menschen, kann auch zur Verbesserung der Funktionen wie Arbeitsgedächtnis. Adaikkan interessiert ist, schließen eine Lücke zwischen diesen Studien und der Tsai-lab-Arbeit: die Meisten Studien Messen die kognitive Leistungsfähigkeit während der stimulation, während der Tsai-Labor getan hat, also nach Abschluss der wiederholten stimulation. Er sagte, er würde gerne auch testen, wie Mäuse führen, während die GATTUNG ist aktiv im Gange.