המחקר מספק הוכחות חדשות לכך שגירוי חושי של קצב מוח גמא תדר גמא עשוי לקדם תגובה בריאותית נוירולוגית משקמת רחבה.
מחקרים שנערכו על ידי מספר הולך וגדל של מעבדות זיהו יתרונות בריאותיים נוירולוגיים מחשיפת מתנדבים אנושיים או מודלים של בעלי חיים לגירוי אור, צליל ו/או מישוש בקצב התדרים "הגמא" של המוח של 40 הרץ. במחקר האחרון כזה במכון פיקאואר ללימוד וזיכרון ובמרכז תסמונת דאון אלנה ב- MIT, מדענים מצאו כי גירוי חושי של 40 הרץ שיפר את הקוגניציה ואת קישוריות המעגלים ועודד את צמיחתם של נוירונים חדשים בעכברים המהונדסים גנטית למודל תסמונת דאון.
Li-Huei Tsai, פרופסור פיקאואר ב- MIT והסופר הבכיר של המחקר החדש ב Plos Oneאמר כי התוצאות מעודדות אך גם מזהירות כי יש צורך בהרבה יותר עבודה כדי לבדוק האם השיטה, הנקראת סוג (לצורך הכנת גמא באמצעות גירוי חושי), יכולה לספק יתרונות קליניים לאנשים עם תסמונת דאון. המעבדה שלה החלה מחקר קטן עם מתנדבים אנושיים ב- MIT.
"אמנם עבודה זו, לראשונה, מציגה השפעות מועילות של הסוג על תסמונת דאון באמצעות מודל עכבר לא מושלם, עלינו להיות זהירים מכיוון שעדיין אין נתונים המראים אם זה עובד גם בבני אדם", אמר צאי, שמכוון את מכון פיקאוור ומרכז אלנה, והוא חבר במוח המוח והמצב של MIT.
ובכל זאת, היא אמרה, המאמר החדש שפורסם מוסיף עדויות לכך שהסוג יכול לקדם תגובה בריאותית רחבה, משקמת, "הומאוסטטית" במוח בתוך מגוון רחב של פתולוגיות. מרבית מחקרי הסוג התייחסו למחלת אלצהיימר אצל בני אדם או עכברים, אך אחרים מצאו תועלת מהגירוי של מצבים כמו "מוח כימו" ושבץ מוחי.
יתרונות תסמונת דאון
במחקר, צוות המחקר בראשותו של פוסט -דוק רזול איסלאם והסטודנט לשעבר לתואר שני, ברנן ג'קסון, עבדו עם מודל העכבר "TS65DN" הנפוץ "TS65DN". המודל מחזיר את היבטי המפתח של ההפרעה, אם כי הוא לא בדיוק משקף את המצב האנושי, הנגרם כתוצאה מהשאת עותק נוסף של כרומוזום 21.
במערך הניסויים הראשון בעיתון הצוות מראה כי שעה ביום של חשיפת אור וקול של 40 הרץ במשך שלושה שבועות הייתה קשורה לשיפורים משמעותיים בשלושה בדיקות זיכרון סטנדרטיות לטווח הקצר-שני שכוללות הבחנה בין חידוש לבין היכרות ואחת הכרוכות בניווט מרחבי. מכיוון שמשימות זיכרון מסוג זה כוללות אזור מוח שנקרא ההיפוקמפוס, החוקרים בדקו שם פעילות עצבית ומדדו עלייה משמעותית במדדי הפעילות בקרב עכברים שקיבלו את גירוי הסוג לעומת אלה שלא עשו זאת.
כדי להבין טוב יותר כיצד עכברים מגורים יכולים להראות קוגניציה משופרת, החוקרים בדקו האם תאים בהיפוקמפוס שינו את אופן הביטוי של הגנים שלהם. לשם כך, הצוות השתמש בטכניקה הנקראת רצף RNA של תאים יחיד, שסיפקה קריאה כיצד כמעט 16,000 נוירונים בודדים ותאים אחרים העבירו את ה- DNA שלהם ל- RNA, צעד מפתח בביטוי הגנים. רבים מהגנים שהביטוי שלהם השתנה בצורה הבולטת ביותר בנוירונים בין העכברים שקיבלו גירוי לבין אלה שלא היו קשורים ישירות ליצירתם ולארגון חיבורי מעגלים עצביים הנקראים סינפסות.
כדי לאשר את המשמעות של ממצא זה, החוקרים בדקו ישירות את ההיפוקמפוס בעכברים מגורים ובקרה. הם גילו כי באזור משנה קריטי, הגירוס הדנטטי, עכברים מעוררים היו יותר סינפסות משמעותיות.
צלילה עמוקה יותר
הצוות לא רק בדק את ביטוי הגנים על פני תאים בודדים, אלא גם ניתח את הנתונים כדי להעריך אם יש דפוסי תיאום על פני מספר גנים. אכן הם מצאו כמה "מודולים" כאלה של ביטוי משותף. חלק מהראיות הללו ביססו עוד יותר את הרעיון כי עכברים מעוררי גירוי 40 הרץ ביצעו שיפורים חשובים בקישוריות הסינפטית, אך ממצא מפתח נוסף הדגיש תפקיד עבור TCF4, מווסת מפתח לתעתיק גנים הדרוש לייצור נוירונים חדשים, או "נוירוגנזה".
הניתוח של הצוות בנתונים גנטיים העלה כי TCF4 לא מתבטא בעכברי תסמונת דאון, אולם החוקרים ראו שיפור את הביטוי TCF4 בעכברים מעוררי גיר. כאשר החוקרים נסעו לספסל המעבדה כדי לקבוע אם העכברים גם הפגינו הבדל בנוירוגנזה, הם מצאו עדויות ישירות שגרמו לעכברים גירויים הציגו יותר מאשר עכברים לא מעוררים בג'ירוס הדנטט. העליות הללו בביטוי TCF4 ובנוירוגנזה הן רק מתואמות, כך ציינו החוקרים, אך הם משערים כי הגידול בנוירונים חדשים ככל הנראה מסייע להסביר לפחות חלק מהגידול בסינפסות חדשות ושיפר את תפקוד הזיכרון לטווח הקצר.
הסינפסות התפקודיות המשוערות המוגברת בגירוס הדנטטי קשורה ככל הנראה לנוירוגנזה המוגברת של המבוגרים שנצפתה בעכברי תסמונת דאון בעקבות טיפול בסוג. "
MD Rezaul Islam, PostDoc
מחקר זה הוא הראשון המתעד כי הסוג קשור לעלייה בנוירוגנזה מוגברת.
הניתוח של מודולי ביטוי גנים הניב גם תובנות מרכזיות אחרות. האחת היא שאשכול של גנים שהביטוי שלהם יורד בדרך כלל עם הזדקנות רגילה ובמחלת אלצהיימר, נשאר ברמות ביטוי גבוהות יותר בקרב עכברים שקיבלו גירוי חושי של 40 הרץ.
והחוקרים מצאו גם עדויות לכך שעכברים שקיבלו גירוי שמרו יותר תאים בהיפוקמפוס המבטאים Reelin. נוירונים המבטאים מחדש של Reelin הם פגיעים במיוחד במחלת אלצהיימר, אך ביטוי של החלבון קשור לחוסן קוגניטיבי בתוך פתולוגיה של מחלת אלצהיימר, אשר עכברי TS65DN מתפתחים. כ- 90 אחוז מהאנשים עם תסמונת דאון מפתחים מחלת אלצהיימר, בדרך כלל לאחר גיל 40.
"במחקר זה מצאנו כי הסוג משפר את אחוז הנוירונים RELN+ בהיפוקמפוס של מודל עכבר של תסמונת דאון, מה שמרמז כי הסוג עשוי לקדם חוסן קוגניטיבי", אמר איסלאם.
יחד עם מחקרים אחרים, אמרו Tsai and Islam, התוצאות החדשות מוסיפות עדויות לכך שהסוג מסייע לעורר את המוח ברמה התאית והמולקולרית כדי להעלות תגובה הומאוסטטית לסטיות הנגרמות כתוצאה מפתולוגיה של מחלות, בין אם מדובר בתנאי עצב של אלצהיימר, דמילינציה במוח כימו או גירויים של נוירוגנזה במורד התסמכת.
אולם המחברים גם הזהירו כי למחקר יש גבולות. לא רק שמודל TS65DN הוא השתקפות לא מושלמת של תסמונת דאון אנושית, אלא גם העכברים ששימשו כולם היו גברים. יתר על כן, הבדיקות הקוגניטיביות במחקר נמדדו רק זיכרון לטווח קצר. ולבסוף, בעוד שהמחקר היה חדשני לבחינת ביטוי גנים בהרחבה בהיפוקמפוס בתוך גירוי הסוג, הוא לא בדק שינויים באזורי מוח אחרים קריטיים מבחינה קוגניטיבית כמו קליפת המוח הקדם -פרונטלית.
בנוסף לג'קסון, האיסלאם וצאאי, המחברים האחרים של העיתון הם Maeesha Tasnim Naomi, Brooke Schatz, Noah Tan, Mitchell Murdock, Dong Shin Park, Daniela Rodrigues Amorim, Fred Jiangin, Sebastian Pineda, Chinnakkaruppan Adaikkan, vanesa, ueteancean, utetan, utetan, utetan, ute uitenaN, ute uetenaN, מוט פירנזה, מנוליס קליס ואד בוידן.
המימון למחקר הגיע ממרכז תסמונת אלנה דאון ב- MIT ובקרן אלנה ארה"ב, הקרן הלאומית למדע, קרן הבנקאות "לה קאיקסא", מלגת פוסט -דוקטורט ארוכת טווח, ברברה ג'יי ווידון, הנרי א. סינגלטון ומשפחת הובולוב.
