Cahaya Berkedip Memobilisasi Kimia Otak Yang Dapat Melawan Alzheimer

Selama lebih dari satu abad, penyakit Alzheimer telah mengacaukan semua upaya untuk mengobatinya. Namun dalam beberapa tahun terakhir, eksperimen membingungkan menggunakan cahaya yang berkedip-kedip telah menunjukkan harapan.

Sekarang, para peneliti telah mengetahui bagaimana kedipan dapat bekerja. Mereka menemukan di laboratorium bahwa paparan cahaya berdenyut pada 40 hertz – 40 denyut per detik – menyebabkan otak melepaskan gelombang bahan kimia pensinyalan yang dapat membantu melawan penyakit.

Meskipun dilakukan pada tikus yang sehat, studi baru ini secara langsung berhubungan dengan uji coba pada manusia, di mana pasien Alzheimer terpapar cahaya dan suara 40 Hz. Wawasan yang diperoleh pada tikus di Georgia Institute of Technology menginformasikan uji coba manusia bekerja sama dengan Universitas Emory.

“Saya akan menjalankan sampel dari tikus di lab, dan sekitar waktu yang sama, seorang kolega akan melakukan analisis yang sangat mirip pada sampel cairan pasien,” kata Kristie Garza, penulis pertama studi tersebut. Garza adalah asisten peneliti pascasarjana di lab Annabelle Singer di Georgia Tech dan juga anggota program ilmu saraf Emory.

Salah satu molekul pensinyalan yang melonjak, khususnya, dikaitkan dengan aktivasi sel kekebalan otak yang disebut mikroglia, yang membersihkan ciri khas Alzheimer – plak beta amiloid, protein sampah yang terakumulasi di antara sel-sel otak.

Pensinyalan kekebalan

Pada tahun 2016, para peneliti menemukan bahwa kedipan cahaya pada 40 Hz menggerakkan mikroglia pada tikus yang menderita Alzheimer untuk membersihkan sampah tersebut. Studi baru mencari kimia otak yang menghubungkan kedipan dengan mikroglial dan aktivasi kekebalan lainnya pada tikus dan memaparkan lonjakan 20 sitokin – protein kecil yang disekresikan secara eksternal oleh sel dan yang memberi sinyal ke sel lain. Mendampingi pelepasan sitokin, kimia sel internal — aktivasi protein oleh gugus fosfat — meninggalkan kartu panggil yang kuat.

“Fosfoprotein muncul lebih dulu. Sepertinya mereka memimpin, dan hipotesis kami adalah bahwa mereka memicu pelepasan sitokin, ”kata Singer, yang memimpin studi baru dan merupakan asisten profesor di Departemen Teknik Biomedis Wallace H. Coulter di Georgia Tech. dan Emory.

“Di luar sitokin yang mungkin memberi sinyal ke mikroglia, sejumlah faktor yang kami identifikasi memiliki potensi untuk mendukung kesehatan saraf,” kata Levi Wood, yang ikut memimpin penelitian dengan Singer dan merupakan asisten profesor di George W. Woodruff dari Georgia Tech. Sekolah Teknik Mesin.

Tim menerbitkan temuannya dalam Journal of Neuroscience pada 5 Februari 2020. Penelitian ini didanai oleh National Institute of Neurological Disorders and Stroke di National Institutes of Health, dan oleh Packard Foundation.

Singer adalah rekan penulis pertama pada studi asli tahun 2016 di Massachusetts Institute of Technology, di mana efek terapeutik 40 Hz pertama kali ditemukan pada tikus.

Kepastian sci-fi

Serangan Alzheimer, dengan sedikit pengecualian, di usia lanjut. Ini menghancurkan hingga 30% massa otak, mengukir jurang dan menumpuk tumpukan plak amiloid, yang menumpuk di luar neuron. Di dalam neuron, protein tau terfosforilasi membentuk sampah serupa yang dikenal sebagai kekusutan neurofibriler yang diduga merusak fungsi mental dan neuron.

Setelah beberapa dekade percobaan obat Alzheimer yang gagal dengan biaya miliaran, cahaya yang berkedip-kedip sebagai terapi Alzheimer yang berpotensi berhasil tampak tidak nyata bahkan bagi para peneliti.

“Terkadang memang terasa seperti fiksi ilmiah,” kata Singer.

Frekuensi 40 Hz berasal dari pengamatan bahwa otak pasien Alzheimer menderita sejak dini karena kekurangan apa yang disebut gamma, momen gelombang otak yang lembut dan konstan yang bertindak seperti irama tarian untuk aktivitas neuron. Frekuensinya yang paling umum adalah sekitar 40 Hz, dan memaparkan tikus pada cahaya yang berkelap-kelip pada frekuensi tersebut memulihkan gamma dan juga tampaknya mencegah kerusakan otak berat akibat Alzheimer.

Menambah surealis, gamma juga dikaitkan dengan praktik perluasan pikiran esoteris, di mana para praktisi melakukan meditasi cahaya dan suara. Kemudian, pada tahun 2016, penelitian menghubungkan gamma dengan memori kerja, sebuah tombol fungsi untuk melatih pemikiran.

Keuntungan sitokin

Dalam studi saat ini, lonjakan sitokin mengisyaratkan adanya hubungan dengan aktivitas mikroglial, dan khususnya, Faktor Penstimulasi Koloni Makrofag sitokin (M-CSF).

“M-CSF adalah hal yang berteriak, ‘Aktivasi mikroglia!’” kata Singer.

Para peneliti akan mencari hubungan kausal dengan aktivasi mikroglia dalam studi yang akan datang, tetapi lonjakan sitokin secara keseluruhan merupakan pertanda baik secara umum, kata mereka.

“Sebagian besar sitokin naik, beberapa antiinflamasi dan beberapa inflamasi, dan itu adalah respons sementara,” kata Wood. “Seringkali, respons peradangan sementara dapat meningkatkan pembersihan patogen; itu dapat mempromosikan perbaikan.

“Umumnya, Anda menganggap respons peradangan buruk jika kronis, dan ini cepat lalu menurun, jadi kami pikir itu mungkin bermanfaat,” tambah Singer.

Waktu kimia

Stimulasi 40 Hz tidak membutuhkan waktu lama untuk memicu lonjakan sitokin.

“Kami menemukan peningkatan sitokin setelah satu jam stimulasi,” kata Garza. “Kami melihat sinyal fosfoprotein setelah sekitar 15 menit berkedip.”

Mungkin sekitar 15 menit sudah cukup untuk memulai proses di dalam sel dan sekitar 45 menit lagi diperlukan agar sel mengeluarkan sitokin. Masih terlalu dini untuk mengetahuinya.

bom 20 Hz

Sebagai kontrol, para peneliti menerapkan tiga rangsangan cahaya tambahan, dan yang mengejutkan mereka, ketiganya memiliki beberapa efek pada sitokin. Tapi merangsang dengan 20 Hz mencuri perhatian.

“Pada 20 Hz, level sitokin turun drastis. Itu bisa berguna juga. Mungkin ada keadaan di mana Anda ingin menekan sitokin,” kata Singer. “Kami berpikir berbagai jenis rangsangan berpotensi menjadi platform alat dalam berbagai konteks seperti Parkinson atau skizofrenia. Banyak gangguan neurologis berhubungan dengan respon imun.”

Tim peneliti memperingatkan terhadap orang-orang yang melakukan improvisasi terapi cahaya sendiri, karena lebih banyak data diperlukan untuk secara menyeluruh menetapkan efek pada manusia, dan frekuensi yang salah bahkan dapat merusak.

SUMBER:

REFERENSI:

• Kristie M. Garza, Lu Zhang, Ben Borron, Levi B. Wood, Annabelle C. Singer. Stimulasi Visual Gamma Menginduksi Profil Pensinyalan Neuroimun Berbeda dari Radang Saraf Akut. Jurnal Ilmu Saraf, 2019; 1511-19 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1511-19.2019