Estimulación multisensorial para fortalecer circuitos del hipocampo

En los últimos años, la estimulación sensorial no invasiva con pulsos de luz intermitente a frecuencia gamma baja (40 ciclos por segundo o 40 Hz) se convirtió en un área incipiente de investigación por sus beneficios en personas con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer; incluso, en Estados Unidos ya se emplea de manera experimental en pacientes desde hace unos cinco años. Sin embargo, se conoce muy poco sobre los mecanismos por los cuales ese abordaje podría restaurar funciones cognitivas. Ahora, los grupos del Laboratorio de Plasticidad Neuronal y del de Fisiología y Algoritmos del Cerebro de la Fundación Instituto Leloir (FIL), dirigidos por Alejandro Schinder y Emilio Kropff respectivamente, comprobaron en ratones que esa intervención lleva a la producción de nuevas neuronas en el hipocampo –la zona donde se almacena la memoria– de cerebros envejecidos.

“Esas nuevas neuronas mostraron, además, un desarrollo más avanzado que las de los animales del grupo control: crecieron más, formaron dendritas y axones más complejos (los cables de entrada y salida de las neuronas) y establecieron conexiones más eficaces con el resto del circuito”, resaltó a la Agencia CyTA-Leloir la investigadora del CONICET en la FIL Mariela Trinchero, autora principal del estudio publicado en la revista Molecular Psychiatry, junto a Magalí Herrero, becaria doctoral en la misma institución.

Trinchero añadió que otro hallazgo clave que realizaron fue comprobar
que es esencial la combinación de luz y sonido. “Cuando los estímulos
se aplicaron por separado, los efectos fueron parciales. La estimulación
multisensorial sincronizada mostró sinergia en los efectos en la
estructura y la función de las neuronas”, aseguró.

¿Por qué si se aplican al mismo tiempo es mejor que cada uno por su
cuenta? “El porqué de esta sinergia en los estímulos es una de las
tantas cosas que todavía tenemos que dilucidar sobre este tratamiento”,
enfatizó Schinder.

Fortaleciendo los circuitos neuronales

En el cerebro existen distintos ritmos eléctricos que producen
oscilaciones en un amplio rango de frecuencias y coordinan la actividad
de millones de neuronas. Uno de ellos es la frecuencia gamma, que va
desde los 30 a los 100 Hz en el humano, se asocia a funciones cognitivas
como la memoria y el aprendizaje y se debilita con el envejecimiento,
lo que contribuye al deterioro de los circuitos neuronales.

Se sabe que en pacientes con Alzheimer las oscilaciones gamma están
afectadas. En 2016, un grupo de científicos del MIT publicó en la
revista “Nature” un paper pionero: demostró que con un régimen
no invasivo de luz parpadeante a 40 Hz se redujo, en ratones, la carga
de placas amiloides (depósitos anormales de la proteína beta-amiloide
que se acumulan entre las neuronas), consideradas marcadores clave para
el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.

A partir de ese momento, comenzó la carrera por determinar si
estímulos de luz intermitente a ese ritmo de la banda gamma podían
producir efectos terapéuticos. Así, diversos estudios alrededor del
mundo fueron aportando evidencia, en modelos animales y más
recientemente en humanos, de que se trata de un método seguro y que
ayuda a paliar los síntomas, por ahora de manera experimental, de la
patología de Alzheimer y sus consecuencias.

Pero no se conocen los mecanismos detrás de esos aparentes beneficios. Para investigar los efectos de la estimulación sensorial a 40 Hz sobre los circuitos neuronales, el grupo de la Fundación Instituto Leloir trabajó con ratones envejecidos que fueron expuestos diariamente a luz LED intermitente y a un tono auditivo de alta frecuencia a través de un parlante, que oscilaban a 40 ciclos por segundo. Luego, analizaron el hipocampo, la única región del cerebro que tiene la particularidad de generar neuronas a lo largo de toda la vida. Ese proceso, conocido como neurogénesis adulta, disminuye drásticamente con la edad.

“A partir del nuevo estudio pudimos identificar, también, que los
efectos de la estimulación audiovisual dependen de señales promotoras
del crecimiento neuronal, en particular de la activación de un receptor
llamado TrkB, conocido por su rol central en la plasticidad neuronal”,
aseguró Trinchero.

El hallazgo del grupo argentino ayuda a comprender el modo en que la
estimulación gamma actúa a nivel celular y sobre los circuitos
cerebrales y aporta evidencia experimental fundamental para el
desarrollo de intervenciones de bajo costo frente al deterioro cognitivo
asociado al envejecimiento y a las enfermedades neurodegenerativas.

“El trabajo contribuye a cerrar una brecha clave entre los ensayos
clínicos en curso y la comprensión básica de sus efectos, y podría
sentar las bases para el diseño futuro de estudios clínicos también en
América Latina, con estrategias no invasivas y potencialmente
accesibles”, resaltó Schinder, quien hizo hincapié en que el estudio de
mecanismos fundamentales del cerebro envejecido es una inversión a largo
plazo: “Comprender cómo funciona la plasticidad neuronal es un paso
indispensable para generar estrategias futuras que promuevan un
envejecimiento saludable y prevengan o traten enfermedades
neurodegenerativas. Sin ese conocimiento básico, lo segundo sería
imposible”.

Por último, Schinder destacó que la ciencia Argentina “continúa
generando conocimiento esencial que impacta en nuestra salud, nuestra
calidad de vida y nuestra productividad. Es imprescindible entender que
sin un sistema científico sólido no tendremos futuro”.