Ondas cerebrales que quitan las placas del Alzheimer

Nuestros cerebros pueden llegar a ser bastante rítmicos cuando grupos de neuronas se activan de forma conjunta siguiendo patrones oscilantes al realizar diferentes actividades, como procesar información sensorial o al codificar recuerdos. Un estudio sugiere que uno de estos patrones, las llamadas ondas gamma, puede estimular a las células inmunitarias del cerebro para que quiten la β-amiloide (Aβ), el péptido que forma placas en el cerebro de las personas aquejadas de Alzheimer (Nature 2016, DOI: 10.1038/nature20587).

Investigadores del MIT, dirigidos por Li-Huei Tsai, han mostrado que son capaces de estimular estas oscilaciones cerebrales en ratones al hacer parpadear una luz a una frecuencia determinada en frente de los animales, y que esta sencilla estimulación conlleva unos niveles más reducidos del péptido relacionado con el Alzheimer. Creen que sus resultados apuntan hacia una posible terapia no invasiva para este trastorno neurodegenerativo.

“Las implicaciones son significativas”, dice Michal Schwartz del Weizmann Institute of Science, que no participó en el trabajo. Según ella, si los efectos de las ondas gamma fueran también capaces de mejorar la cognición en los modelos de Alzheimer “sería increíble”.

Las ondas gamma —patrones de actividad cerebral con frecuencias entre los 30 y los 90 hercios— se ven afectadas en muchos trastornos neurológicos, incluído el Alzheimer. El equipo del MIT quería entender la vinculación existente entre estas oscilaciones y la enfermedad.

Tsai y sus compañeros desarrollaron en ratones unas células cerebrales llamadas interneuronas que expresan proteínas de canales iónicos activadas por luz, lo que permitió a los investigadores forzar que las células se disparasen al exponerlas a la luz mediante un implante de fibra óptica. Cuando las interneuronas se activan, mandan señales al resto de células para que dejen de dispararse. Estas interneuronas controlan los patrones oscilantes de actividad, puesto que están conectadas tanto con otras interneuronas inhibidoras como con las llamadas neuronas excitatorias, que estimulan la activación de otras células.

“Podríamos imaginar estas redes como si fueran una pelota de ping-pong que rebota, lo que les permite generar el ritmo de las ondas gamma”, ha comentado Edward S. Boyden en una entrevista telefónica esta semana. Boyden forma parte del equipo del MIT y anteriormente ayudó a desarrollar la técnica de las neuronas activadas por luz, también conocida como optogenética.

Cuando los investigadores aplicaron esta metodología a ratones modificados para sobreproducir Aβ, se encontraron con que las ondas gamma de 40 hercios podían reducir significativamente los niveles del péptido. Cuando los científicos estudiaron en mayor profundidad el cerebro de estos animales, encontraron pruebas de que las células inmunes llamadas microglías habían limpiado el péptido. Las microglías “mostraban una fuerte transformación morfológica, su perfil de expresión génica cambia, y parecen tener más amiloide en sus cuerpos celulares”, dijo Tsai en la rueda de prensa.

La optogenética tal y como la llevó a cabo el equipo es demasiado invasiva para ser usada como terapia en humanos. Por ello, los investigadores buscaron una forma no invasiva para estimular las ondas gamma en ratones. Su solución fue colocar a los animales en una habitación oscura y exponerlos a un diodo emisor de luz a 40 Hz. Este parpadeo activaba ondas gamma en el cortex visual de los cerebros de los animales. Después de que los ratones sobreproductores de Aβ mirasen la luz parpadeante una hora diaria durante una semana, los animales tenían menos placas amiloides en su cortex visual si los comparamos con los ratones que simplemente permanecían en la oscuridad.

Al restaurar las ondas gamma perturbadas por la enfermedad neurodegenerativa, “podemos activar genes inmunes en el cerebro, que hacen que la microglía empiece a retirar placas Aβ y que posiblemente detengan la evolución de la enfermedad de Alzheimer”, dice Annabelle C. Singer, una miembro del equipo que actualmente se encuentra en el Georgia Institute of Technology.

“Cada vez más nos encontramos con que las microglías dirigen la patofisiología del Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos”, dice Terrence Town de la University of Southern California, que no estuvo involucrado en el trabajo. Town y Schwartz esperan que los investigadores puedan desentrañar el mecanismo biológico que conecta las ondas gamma y la activación de las microglías. Pero Town opina que la gran pregunta es si estos hallazgos se podrán extrapolar a humanos.

Cognito Therapeutics, una compañía médica tecnológica, ha patentado la propiedad intelectual del equipo del MIT y está trabajando en un método de estimulación de ondas gamma que pueda ser probado en humanos. El método de la luz parpadeante genera ondas gamma en el córtex visual, una región que habitualmente en las personas no se ve afectada por el Alzheimer. Para producir estas oscilaciones en áreas como el hipocampo, que son las afectadas por la enfermedad, los investigadores quizás deban explorar otros métodos. En ese caso, el equipo del MIT señala que trabajos anteriores han mostrado que diversos estímulos o actividades pueden crear ondas gamma, incluyendo la meditación.

Traducción al español producida por Juan José Sáenz de la Torre de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

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