La estimulación con luz y sonido intermitentes promueve el desarrollo de nuevas neuronas en cerebros envejecidos

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 de investigación liderados por los especialistas del CONICET Alejandro Schinder y Emilio Kropff lograron comprobar 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”, resalta la investigadora del CONICET Mariela Trinchero, autora principal del estudio junto a Magalí Herrero, becaria doctoral del CONICET, ambas integrantes del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL) y del Laboratorio de Plasticidad Neuronal que lidera Schinder en la Fundación Instituto Leloir (FIL).

Trinchero añade 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”, asegura.

¿Por qué si se aplican al mismo tiempo es mejor que cada uno por su cuenta? “El por qué de esta sinergia en los estímulos es una de las tantas cosas que todavía tenemos que dilucidar sobre este tratamiento”, enfatiza 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, los equipos de investigación del CONICET y de la FIL trabajaron 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”, asegura 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”, resalta Schinder, quien hace 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”.