La preuve que la stimulation sensorielle non invasive des rythmes cérébraux à fréquence gamma de 40 Hz peut réduire la pathologie et les symptômes de la maladie d’Alzheimer, déjà démontrée avec la lumière et le son par plusieurs groupes de recherche chez la souris et l’homme, s’étend désormais à la stimulation tactile. Une nouvelle étude menée par des scientifiques du MIT montre que des souris modèles Alzheimer exposées à des vibrations de 40 Hz une heure par jour pendant plusieurs semaines ont montré une amélioration de la santé cérébrale et de la fonction motrice par rapport aux témoins non traités.
Le groupe du MIT n’est pas le premier à montrer que la stimulation tactile à fréquence gamma peut affecter l’activité cérébrale et améliorer la fonction motrice, mais ils sont les premiers à montrer que la stimulation peut également réduire les niveaux de la protéine tau phosphorylée caractéristique de la maladie d’Alzheimer, empêcher les neurones de mourir ou perdre leurs connexions de circuit synaptique et réduire les dommages à l’ADN neuronal.
Ce travail démontre une troisième modalité sensorielle que nous pouvons utiliser pour augmenter la puissance gamma dans le cerveau. Nous sommes très heureux de voir que la stimulation tactile à 40 Hz profite aux capacités motrices, ce qui n’a pas été démontré avec les autres modalités. Il serait intéressant de voir si la stimulation tactile peut bénéficier aux sujets humains présentant une altération de la fonction motrice. »
Li-Huei Tsai, auteur correspondant de l’étude, directeur de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire et de l’Initiative Aging Brain au MIT, et professeur Picower au Département des sciences cérébrales et cognitives (BCS)
Ho-Jun Suk, Nicole Buie, Guojie Xu et Arit Banerjee sont les principaux auteurs de l’étude en Frontières des neurosciences du vieillissement, et Ed Boyden, professeur Y. Eva Tan de neurotechnologie au MIT, est co-auteur principal de l’article. Boyden, membre affilié de l’Institut Picwoer, est également nommé au BCS ainsi qu’aux départements de bioingénierie et d’arts et sciences médiatiques, au McGovern Institute for Brain Research et au K. Lisa Yang Cener for Bionics.
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Dans une série d’articles commençant en 2016, une collaboration dirigée par le laboratoire de Tsai a démontré que le scintillement de la lumière et/ou le clic sonore à 40 Hz (une technologie appelée GENUS pour l’entraînement gamma utilisant des stimuli sensoriels), réduit les niveaux de protéines bêta-amyloïde et tau , prévient la mort des neurones et préserve les synapses et soutient même l’apprentissage et la mémoire dans une variété de modèles murins de la maladie d’Alzheimer. Plus récemment, dans des études cliniques pilotes, l’équipe a montré que la stimulation lumineuse et sonore à 40 Hz était sûre, augmentait avec succès l’activité et la connectivité cérébrales et semblait produire des avantages cliniques significatifs dans une petite cohorte de volontaires humains atteints de la maladie d’Alzheimer à un stade précoce. D’autres groupes ont reproduit et corroboré les bienfaits pour la santé de la stimulation sensorielle à 40 Hz et une société dérivée du MIT, Cognito Therapeutics, a lancé des essais cliniques de stade III sur la stimulation lumineuse et sonore en tant que traitement de la maladie d’Alzheimer.
La nouvelle étude a testé si la stimulation tactile à 40 Hz du corps entier produisait des avantages significatifs dans deux modèles murins couramment utilisés de la neurodégénérescence d’Alzheimer, la souris Tau P301S, qui récapitule la pathologie tau de la maladie, et la souris CK-p25, qui récapitule la perte de synapse et Dommages à l’ADN observés dans les maladies humaines. L’équipe a concentré ses analyses sur deux zones du cerveau : le cortex somatosensoriel primaire (SSp), où les sensations tactiles sont traitées, et le cortex moteur primaire (MOp), où le cerveau produit des commandes de mouvement pour le corps.
Pour produire la stimulation par vibration, les chercheurs ont placé des cages de souris sur des haut-parleurs diffusant un son à 40 Hz, ce qui a fait vibrer les cages. Les souris témoins non stimulées étaient dans des cages réparties dans la même pièce afin que toutes les souris entendent le même son à 40 Hz. Les différences mesurées entre les souris stimulées et témoins ont donc été réalisées par l’ajout de stimulation tactile.
Tout d’abord, les chercheurs ont confirmé que les vibrations à 40 Hz faisaient une différence dans l’activité neuronale dans le cerveau de souris saines (c’est-à-dire non atteintes de la maladie d’Alzheimer). Comme mesuré par l’expression de la protéine c-fos, l’activité a doublé dans le SSp et plus de 3 fois dans le MOp, une augmentation statistiquement significative dans ce dernier cas.
Une fois que les chercheurs ont su que la stimulation tactile à 40 Hz pouvait augmenter l’activité neuronale, ils ont évalué l’impact sur la maladie dans les deux modèles de souris. Pour s’assurer que les deux sexes étaient représentés, l’équipe a utilisé des souris mâles P301S et des souris femelles CK-p25.
Les souris P301S stimulées pendant trois semaines ont montré une préservation significative des neurones par rapport aux témoins non stimulés dans les deux régions du cerveau. Les souris stimulées ont également montré des réductions significatives de tau dans le SSp par deux mesures et ont présenté des tendances similaires dans le MOp.
Les souris CK-p25 ont reçu six semaines de stimulation par vibration. Ces souris ont montré des niveaux plus élevés de marqueurs protéiques synaptiques dans les deux régions du cerveau par rapport aux souris témoins non vibrées. Ils ont également montré des niveaux réduits de dommages à l’ADN.
Enfin, l’équipe a évalué les capacités motrices des souris exposées aux vibrations par rapport aux souris non exposées. Ils ont constaté que les deux modèles de souris étaient capables de rester sur une tige rotative beaucoup plus longtemps. Les souris P301S se sont également accrochées à un treillis métallique pendant beaucoup plus longtemps que les souris témoins, tandis que les souris CK-p25 ont montré une tendance positive, bien que non significative.
« L’étude actuelle, ainsi que nos études précédentes utilisant le GENUS visuel ou auditif, démontrent la possibilité d’utiliser la stimulation sensorielle non invasive comme nouvelle stratégie thérapeutique pour améliorer la pathologie et améliorer les performances comportementales dans les maladies neurodégénératives », ont conclu les auteurs.
Le soutien à l’étude est venu de la Fondation JPB, de l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire, d’Eduardo Eurnekian, de la Fondation DeGroof-VM, de la Fondation de la famille Halis, de Melissa et Doug Ko Hahn, de Lester Gimpelson, de la Fondation caritative Eleanor Schwartz, de la famille Dolby, de Kathleen et Miguel Octavio, Jay et Carroll Miller, Anne Gao et Alex Hu et Charles Hieken.
