Estudo revela maneiras pelas quais a estimulação sensorial de 40 Hz pode preservar a ‘substância branca’ do cérebro

“Publicações anteriores do nosso laboratório se concentraram principalmente na proteção neuronal”, disse Li-Huei Tsai, professor Picower no Instituto Picower para Aprendizagem e Memória e no Departamento de Ciências Cognitivas e do Cérebro do MIT e autor sênior do novo estudo em Comunicações da Natureza. Tsai também lidera a Iniciativa do Cérebro Envelhecido do MIT. “Mas este estudo mostra que não é apenas a matéria cinzenta, mas também a matéria branca que é protegida por este método.”

Este ano, a Cognito Therapeutics, a empresa spin-off que licenciou a tecnologia de estimulação sensorial do MIT, publicou os resultados dos ensaios em humanos de fase II no Jornal da Doença de Alzheimer indicando que a estimulação de luz e som de 40Hz diminuiu significativamente a perda de mielina em voluntários com Alzheimer. Também neste ano, o laboratório de Tsai publicou um estudo mostrando que a estimulação sensorial gama ajudou camundongos a suportar os efeitos neurológicos de medicamentos de quimioterapia, inclusive preservando a mielina. No novo estudo, membros do laboratório de Tsai liderados pela ex-pós-doutoranda Daniela Rodrigues Amorim usaram um modelo comum de perda de mielina em camundongos — uma dieta com o produto químico cuprizona — para explorar como a estimulação sensorial preserva a mielinização.

A equipe de Amorim e Tsai descobriu que a luz e o som de 40 Hz não apenas preservaram a mielinização nos cérebros de camundongos expostos à cuprizona, mas também pareceram proteger os oligodendrócitos (as células que mielinizam os axônios neurais), sustentar o desempenho elétrico dos neurônios e preservar um marcador-chave da integridade estrutural do axônio. Quando a equipe analisou os fundamentos moleculares desses benefícios, eles encontraram sinais claros de mecanismos específicos, incluindo a preservação de conexões de circuitos neurais chamadas sinapses; uma redução em uma causa de morte de oligodendrócitos chamada “ferroptose”; inflamação reduzida; e um aumento na capacidade das células cerebrais da microglia de limpar os danos da mielina para que a nova mielina pudesse ser restaurada.

“A estimulação gama promove um ambiente saudável”, disse Amorim, que agora é um Marie Curie Fellow na Universidade de Galway, na Irlanda. “Há várias maneiras pelas quais estamos vendo efeitos diferentes.”

As descobertas sugerem que a estimulação sensorial gama pode ajudar não apenas pacientes com Alzheimer, mas também pessoas que lutam contra outras doenças que envolvem perda de mielina, como a esclerose múltipla, escreveram os autores no estudo.

Manutenção da mielina

Para conduzir o estudo, a equipe de Tsai e Amorim alimentou alguns camundongos machos com uma dieta com cuprizona e deu a outros camundongos machos uma dieta normal por seis semanas. Na metade desse período, quando se sabe que a cuprizona começa a causar seus efeitos mais agudos na mielinização, eles expuseram alguns camundongos de cada grupo à estimulação sensorial gama pelas três semanas restantes. Dessa forma, eles tinham quatro grupos: camundongos completamente não afetados, camundongos que não receberam cuprizona, mas receberam estimulação gama, camundongos que receberam cuprizona e luz e som constantes (mas não 40 Hz) como controle, e camundongos que receberam cuprizona e também estimulação gama.

Após as seis semanas decorridas, os cientistas mediram sinais de mielinização em todo o cérebro dos camundongos em cada grupo. Os camundongos que não foram alimentados com cuprizona mantiveram níveis saudáveis, como esperado. Os camundongos que foram alimentados com cuprizona e não receberam estimulação sensorial gama de 40 Hz mostraram níveis drásticos de perda de mielina. Os camundongos alimentados com cuprizona que receberam estimulação de 40 Hz retiveram significativamente mais mielina, rivalizando com a saúde dos camundongos que nunca foram alimentados com cuprizona por algumas, mas não todas, medidas.

Os pesquisadores também analisaram o número de oligodendrócitos para ver se eles sobreviviam melhor com a estimulação sensorial. Várias medidas revelaram que em camundongos alimentados com cuprizona, os oligodendrócitos na região do corpo caloso do cérebro (um ponto-chave para o trânsito de sinais neurais porque conecta os hemisférios do cérebro) foram significativamente reduzidos. Mas em camundongos alimentados com cuprizona e também tratados com estimulação gama, o número de células estava muito mais próximo dos níveis saudáveis.

Testes eletrofisiológicos entre axônios neurais no corpo caloso mostraram que a estimulação sensorial gama foi associada a um melhor desempenho elétrico em camundongos alimentados com cuprizona que receberam estimulação gama em comparação com camundongos alimentados com cuprizona deixados sem tratamento por estimulação de 40 Hz. E quando os pesquisadores observaram a região do córtex cingulado anterior do cérebro, eles viram que MAP2, uma proteína que sinaliza a integridade estrutural dos axônios, foi muito melhor preservada em camundongos que receberam cuprizona e estimulação gama em comparação com camundongos alimentados com cuprizona que não receberam.

Mecanismos moleculares

Um objetivo principal do estudo foi identificar possíveis maneiras pelas quais a estimulação sensorial de 40 Hz pode proteger a mielina.

Para descobrir, os pesquisadores conduziram uma avaliação abrangente da expressão de proteína em cada grupo de camundongos e identificaram quais proteínas foram expressas diferencialmente com base na dieta de cuprizona e na exposição à estimulação de frequência gama. A análise revelou conjuntos distintos de efeitos entre os camundongos cuprizona expostos à estimulação de controle e os camundongos cuprizona-mais-gama.

Um destaque de um conjunto de efeitos foi o aumento de MAP2 em camundongos alimentados com cuprizona tratados com gama. Um d