ES2943587T3 - Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia - Google Patents

Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia Download PDF

Info

Publication number
ES2943587T3
ES2943587T3 ES16869248T ES16869248T ES2943587T3 ES 2943587 T3 ES2943587 T3 ES 2943587T3 ES 16869248 T ES16869248 T ES 16869248T ES 16869248 T ES16869248 T ES 16869248T ES 2943587 T3 ES2943587 T3 ES 2943587T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
mice
subject
stimulation
stimulus
gamma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16869248T
Other languages
English (en)
Inventor
Anthony James Martorell
Chinnakkaruppan Adaikkan
Li-Huei Tsai
Emery Brown
Hannah Iaccarino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Massachusetts Institute of Technology
Original Assignee
Massachusetts Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Massachusetts Institute of Technology filed Critical Massachusetts Institute of Technology
Application granted granted Critical
Publication of ES2943587T3 publication Critical patent/ES2943587T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H23/00—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H23/00—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms
    • A61H23/02—Percussion or vibration massage, e.g. using supersonic vibration; Suction-vibration massage; Massage with moving diaphragms with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0618—Psychological treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/062—Photodynamic therapy, i.e. excitation of an agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0022—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the tactile sense, e.g. vibrations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0027—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the hearing sense
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0044—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the sight sense
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2210/00—Anatomical parts of the body
    • A61M2210/06—Head
    • A61M2210/0693—Brain, cerebrum
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/063—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0662—Visible light

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

La presente descripción proporciona sistemas y métodos para al menos uno de prevenir, reducir y tratar un nivel o cambio en al menos uno de péptido amiloide-β (Aβ), fragmento C-terminal-β (β-CTF), β- secretasa (BACEl), γ-secretasa, neuroinflamación y/o demencia (p. ej., enfermedad de Alzheimer o deterioro relacionado con la edad) en un sujeto al inducir oscilaciones gamma sincronizadas en el cerebro del sujeto usando, por ejemplo, un dispositivo emisor de estímulos para emitir un estímulo (p. ej., luz, sonido y/o háptico) a una frecuencia (p. ej., aproximadamente 40 Hz) que activa sincrónicamente in vivo un tipo de célula específico (p. ej., interneuronas inmunorreactivas de parvalbúmina de pico rápido (FS-PV)) y/o región del cerebro (p. ej., una corteza sensorial y/o hipocampo) del sujeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia
Declaración de apoyo gubernamental
Esta invención se hizo con apoyo del Gobierno con la subvención No. RF1 AG047661 otorgada por los Institutos Nacionales de Salud. El Gobierno tiene ciertos derechos en la invención.
Referencia cruzada a solicitud(es) relacionada(s)
Esta solicitud reivindica el beneficio de la prioridad bajo 35 U.S.C. § 119(e), de la solicitud en EE UU No. 62/259.187, titulada “Sistema y métodos para prevenir, atenuar, y/o tratar demencia”, presentada el 24 de noviembre, 2015.
Campo técnico
La presente divulgación se refiere en general a sistemas y métodos para prevenir, atenuar, y/o tratar demencia en un sujeto. Más específicamente, la presente divulgación se refiere a sistemas y métodos para inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral de un sujeto. La invención está solamente limitada por las reivindicaciones adjuntas. Las formas de realización están solo relacionadas con la invención si están adjuntas en las reivindicaciones.
Antecedentes
La enfermedad de Alzheimer (EA) es una enfermedad neurodegenerativa progresiva caracterizada por un declive en la memoria, orientación y razonamiento. Es la forma más común de demencia en el mundo, que afecta aproximadamente a una en ocho personas de más de 65 años de edad, y la sexta causa principal de muerte en los Estados Unidos. Se estima que la prevalencia de este trastorno neurodegenerativo progresivo aumentará en el 40% en los próximos diez años.
Histopatológicamente, la EA se puede caracterizar por la acumulación de placas amiloides que comprende péptido amiloide β (Aβ) y ovillos neurofibrilares (NFT) hechos de proteína tau. El péptido Aβ es una proteína de 36-43 aminoácidos cuya función fisiológica normal permanece sin identificar. El péptido Aβ se forma por el corte proteolítico secuencial de la proteína precursora del amiloide (APP) por la p-secretasa 1 (BACE1) y Y-secretasa. El fragmento C-terminal β (β-CTF) es un derivado de APP producido durante el corte amiloidogénico de APP por BACE1 y por tanto otro indicador de la producción de péptido Aβ. En condiciones normales, el péptido Aβ soluble es producido y secretado por neuronas y posteriormente depurado del cerebro a través de rutas del líquido cefalorraquídeo (LCR). Sin embargo, en sujetos con EA , el péptido Aβ parece agregar en especies de mayor orden para formar oligómeros solubles y placas insolubles de una manera dependiente de la concentración. Esta agregación puede iniciar muchos sucesos neurotóxicos incluyendo metabolismo cerebral alterado, neuroinflamación, conectividad funcional reducida, pérdida sináptica y neuronal, y/o formación de NFT.
Se ha demostrado una relación fundamental entre la concentración de Aβ y la actividad neuronal. Primero, el tratamiento de cortes hipocámpicos organotípicos preparados de ratones transgénicos (Tg) que sobreexpresan APP con tetrodotoxina disminuyó la actividad neuronal y posteriormente los niveles de Aβ. Después, se observó el efecto opuesto -actividad neuronal aumentada- tras el tratamiento con picrotoxina. La modulación dinámica de la concentración del péptido Aβ y depósito final de placa in vivo también se ha demostrado usando actividad neuronal. En pacientes de EA humanos, la imagenología neural muestra que el depósito de placa más grave puede alinearse con las áreas cerebrales más consistentemente activas, conocidas como “red en modo por defecto”.
Actualmente, la EA no tiene cura, y las opciones de tratamiento no inhiben la evolución patológica de la EA, son principalmente paliativas, y/o pueden tener múltiples efectos secundarios, preocupantes. Por ejemplo, las estrategias preventivas y/o terapéuticas que se dirigen al péptido Aβ y/o sus precursores (por ejemplo, inmunoterapia de Aβ e inhibición de β- y γ-secretasas) han sido tóxicas y/o ineficaces en reducir la patología de la EA en ensayos clínicos. Los ensayos clínicos que implican vacunas de beta amiloide (por ejemplo, bapineuzumab) han fallado debido a la falta de beneficio cognitivo. Los inhibidores de gamma-secretasa (por ejemplo, semagacestat) han fallado ensayos clínicos por empeoramiento de deficiencias cognitivas en sujetos. Incluso medicaciones existentes como inhibidores de acetilcolinesterasa (por ejemplo, donepezilo y rivastigmina) y antagonistas del receptor de N-metil-D-aspartato (NMDA) (por ejemplo, memantina) demuestran solo beneficios cognitivos leves.
La publicación internacional WO 2008/041 129 A2 divulga sistemas y métodos para proporcionar terapia cognitiva a través de la estimulación de neuronas activadoras e inhibidoras en el cerebro, modulando de esta manera los ritmos de activación de neuronas. La estimulación de neuronas se controla mediante un proceso de retroalimentación por el cual los ritmos de activación de las neuronas se alteran basado en actividad eléctrica y química natural en el cerebro. Las neuronas en regiones específicas en el cerebro pueden ser objetivo con el fin de establecer rutas de señalización neural y establecer comunicaciones entre estas regiones.
Compendio
Los distintivos patológicos microscópicos clave de la EA incluyen la presencia de placas amiloides, NFT, y pérdida neuronal extensa. Esta acumulación de lesiones neuronales se produce durante un periodo de tiempo e induce disfunciones de circuito macroscópicas en el cerebro, específicamente deficiencia de energía gamma durante tareas de memoria y atención. Estas oscilaciones gamma (por ejemplo, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 80 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz) se originan principalmente y están moduladas por interneuronas de parvalbúmina de descarga rápida (FS-PV).
En un aspecto, la presente divulgación proporciona dispositivos, métodos y sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia en un sujeto que comprende inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto. En algunas formas de realización, la demencia está asociada con EA, demencia vascular, demencia frontotemporal, demencia con cuerpos de Lewy, y/o deterioro cognitivo senil. El sujeto puede ser un ser humano o un animal.
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma sincronizadas tienen una frecuencia de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz, tal como aproximadamente 40 Hz. Las oscilaciones gamma sincronizadas se pueden inducir de una manera específica de tipo celular. Por ejemplo, las oscilaciones pueden corresponder a activación sincronizada de interneuronas FS-PV. Las oscilaciones gamma sincronizadas se pueden inducir de una manera específica de región cerebral. Por ejemplo, las oscilaciones pueden corresponder a la activación sincronizada en al menos una de una región del hipocampo y una región de la corteza sensorial.
Según la divulgación, un método para prevenir, atenuar y/o tratar demencia en un sujeto incluye las etapas de controlar un dispositivo emisor de estímulos para que emita un estímulo y exponer al sujeto al estímulo y/o administrar el estímulo al sujeto, induciendo de esta manera oscilaciones gamma sincronizadas in vivo en al menos una región cerebral del sujeto. El estímulo puede tener una frecuencia de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz, tal como una frecuencia de aproximadamente 40 Hz. El dispositivo emisor de estímulos puede ser un dispositivo háptico, un dispositivo emisor de luz, y/o un dispositivo emisor de sonido. Por ejemplo, el dispositivo emisor de luz puede ser un dispositivo de fibra óptica. La duración de la exposición del sujeto al estímulo y/o la administración del estímulo al sujeto puede ser aproximadamente una hora. La exposición del sujeto al estímulo y/o la administración del estímulo al sujeto puede repetirse durante un periodo de tiempo. Por ejemplo, la exposición del sujeto al estímulo y/o la administración del estímulo al sujeto puede repetirse al menos una vez al día durante el periodo de tiempo. El periodo de tiempo puede incluir, pero no está limitado a, 1 día, 2 días, 3 días, 4 días, 5 días, 6 días, una semana, dos semanas, tres semanas, y/o un mes (o mayor, tal como una vez al día durante el resto de la vida del sujeto).
Un método para reducir un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de péptido Aβ en al menos una región cerebral de un sujeto incluye inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto. El péptido Aβ puede incluir una o más isoformas del péptido Aβ (por ejemplo, la isoforma AP1-40, la isoforma Aβ i-42, y/o la isoforma Aβ i-43), péptido Aβ soluble, y/o péptido Aβ insoluble.
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma sincronizadas reducen la producción de péptido Aβ en al menos una región cerebral del sujeto, por ejemplo, reduciendo un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de fragmentos C-terminales (CTF) o fragmentos N-terminales (NTF) de APP en la al menos una región cerebral del sujeto. Las oscilaciones gamma sincronizadas pueden reducir el corte de APP a CTF y NTF por BACE-1 y/o Y-secretasa en la al menos una región cerebral del sujeto. Las oscilaciones gamma sincronizadas pueden reducir un nivel (por ejemplo, un número o tasa) de endosomas en la al menos una región cerebral del sujeto. Por ejemplo, los endosomas pueden ser positivos para antígeno endosómico temprano 1 (EEA1) y/o proteína relacionada con Ras codificada por el gen RAB5A (Rab5). En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma sincronizadas fomentan la depuración del péptido Aβ en la al menos una región cerebral del sujeto. Las oscilaciones gamma sincronizadas pueden aumentar la absorción de péptido Aβ por la microglía en la al menos una región cerebral del sujeto.
Un método para aumentar un nivel (por ejemplo, un número o tasa) de células de microglía, un cambio morfológico en las células de microglía consistente con un estado neuroprotector, y/o una actividad de las células de microglía en al menos una región cerebral de un sujeto comprende inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto. Las oscilaciones pueden aumentar al menos un gen diferencialmente expresado, tal como Nr4a1, Arc, Npas4, Cd68, B2m, Bsr2, Icaml, Lyz2, Irf7, Spp1, Csflr, y/o Csf2ra, implicado en la actividad de microglía en al menos una región cerebral del sujeto. El cambio morfológico en las células de microglía consistente con el estado neuroprotector puede incluir un aumento en el tamaño de cuerpo celular y/o una disminución en la longitud de las prolongaciones.
Un método para disminuir un nivel (por ejemplo, un número o tasa) de péptido Aβ en un hipocampo de un sujeto incluye estimular optogenéticamente interneuronas FS-PV en el hipocampo con una pluralidad de pulsos de luz, las interneuronas FS-PV expresan un accionador optogenético, produciendo mediante ello las oscilaciones gamma sincronizadas in vivo medidas por potenciales de campo locales en las neuronas excitadoras (por ejemplo, interneuronas FS-PV) que reducen el nivel de péptido Aβ en el hipocampo. Los pulsos de luz pueden tener una frecuencia de pulso de aproximadamente 40 pulsos/s. Cada pulso de luz puede tener una duración de aproximadamente 1 ms. Al menos un pulso de luz puede tener una longitud de onda de aproximadamente 473 nm. El accionador optogenético puede incluir canalrodopsina, halorodopsina, y/o arquerodopsina. Por ejemplo, el accionador optogenético puede ser canalrodopsina-2 (ChR2).
Un método para reducir un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de péptido Aβ soluble y/o insoluble en una corteza visual de un sujeto incluye estimular al sujeto con una pluralidad de pulsos de luz a una frecuencia de pulso de aproximadamente 40 pulsos/s, induciendo mediante ello oscilaciones gamma sincronizadas in vivo en la corteza visual que reducen el nivel del péptido Aβ soluble y/o insoluble en la corteza visual.
Un método para reducir un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de fosforilación de tau en una corteza visual de un sujeto incluye estimular al sujeto con una pluralidad de pulsos de luz a una frecuencia de pulso de aproximadamente 40 pulsos/s, induciendo mediante ello oscilaciones gamma sincronizadas in vivo en la corteza visual que reducen la fosforilación de tau en la corteza visual.
Un método para reducir un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de péptido Aβ en un hipocampo y/o una corteza auditiva de un sujeto incluye estimular al sujeto con una pluralidad de pulsos sonoros a una frecuencia de pulso de aproximadamente 40 pulsos/s, induciendo mediante ello oscilaciones gamma sincronizadas in vivo en al menos uno del hipocampo y la corteza auditiva que reducen el nivel del péptido Aβ en la al menos una del hipocampo y la corteza auditiva.
En un aspecto, un sistema para prevenir, reducir, y/o tratar un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de o cambio en el péptido Aβ, neuroinflamación, y/o función cognitiva en un sujeto incluye un dispositivo emisor de estímulos para la activación sincronizada in vivo de una región cerebral del sujeto, al menos una memoria para almacenar parámetros de estímulo e instrucciones ejecutables por procesador, y al menos un procesador comunicativamente conectado al dispositivo emisor de estímulos y la al menos una memoria. Tras la ejecución de las instrucciones ejecutables por procesador, el al menos un procesador controla el dispositivo emisor de estímulos para que emita el estímulo según los parámetros de estímulo, los parámetros incluyen una frecuencia que activa sincrónicamente la región cerebral a la frecuencia, por lo cual el péptido Aβ, la neuroinflamación, y/o la demencia en sujeto se previene, reduce y/o trata. La frecuencia puede ser desde aproximadamente 35 Hz hasta aproximadamente 45 Hz, tal como aproximadamente 40 Hz. La activación sincronizada in vivo puede estar regulada por una enzima y/o producirse en un tipo celular específico, tal como interneuronas FS-PV inmunorreactivas. La enzima puede incluir un activador optogenético, una opsina microbiana, ChR2, y/o vector AAV-DIO-ChR2-EYFP.
En un aspecto, un sistema para prevenir, reducir, y/o tratar un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de o cambio en péptido Aβ, neuroinflamación, y/o función cognitiva en un sujeto incluye un dispositivo de oclusión de luz para reducir la luz ambiental a al menos un ojo del sujeto y/o un dispositivo supresor de ruido para reducir el ruido ambiental a al menos un oído del sujeto. El dispositivo de oclusión de luz puede incluir una unidad emisora de luz para emitir un estímulo de luz a al menos un ojo para la activación sincronizada in vivo de al menos uno de una corteza visual y un hipocampo del sujeto. El dispositivo supresor de ruido puede incluir una unidad altavoz para emitir un estímulo sonoro a al menos un oído para la activación sincronizada in vivo de al menos uno de una corteza auditiva y un hipocampo del sujeto. El sistema también incluye al menos una memoria para almacenar instrucciones ejecutables por procesador y al menos un procesador comunicativamente conectado al dispositivo de oclusión de luz y/o el dispositivo supresor de ruido y la al menos una memoria. Tras la ejecución de las instrucciones ejecutables por procesador, el al menos un procesador puede controlar el dispositivo de oclusión de luz de modo que la unidad emisora de luz emite el estímulo luminoso a una frecuencia que activa sincrónicamente el al menos uno de la corteza visual y el hipocampo a la frecuencia. Alternativamente, o además de, el al menos un procesador puede controlar el dispositivo supresor de ruido de modo que la unidad altavoz acciona el estímulo sonoro a la frecuencia que activa sincrónicamente el al menos uno de la corteza auditiva y el hipocampo a la frecuencia.
En el presente documento se divulga un método para mejorar la función cognitiva en un sujeto que incluye controlar al menos un transductor electroacústico para convertir una señal de audio eléctrica a un correspondiente estímulo sonoro. En algunas formas de realización, el estímulo sonoro incluye una serie de clics a una frecuencia de clic de aproximadamente 35 clics/s a aproximadamente 45 clics/s. El método además incluye exponer al sujeto al estímulo sonoro y/o administrar el estímulo al sujeto para inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto, las oscilaciones gamma sincronizadas producen una mejora de la función cognitiva en el sujeto. La función cognitiva puede incluir reconocimiento, discriminación, y/o memoria espacial.
En el presente documento se divulga un método para prevenir, reducir y/o tratar un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de o un cambio en péptido Aβ, neuroinflamación, y/o función cognitiva en un sujeto que incluye controlar al menos un transductor electroacústico para convertir una señal de audio eléctrica a un correspondiente estímulo sonoro, el estímulo sonoro incluye una serie de clics a una frecuencia de clic de aproximadamente 35 clics/s a aproximadamente 45 clics/s, y exponer al sujeto al estímulo sonoro y/o administrar el estímulo al sujeto para inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto, las oscilaciones gamma sincronizadas producen la prevención, la reducción y/o el tratamiento del nivel de péptido Aβ, neuroinflamación, y/o demencia en el sujeto.
El péptido Aβ puede incluir una o más isotermas del péptido Aβ (por ejemplo, la isoterma Aβ i-40, la isoforma Aβ i-42, y/o la isoforma Aβi-43), péptido Aβ soluble, y/o péptido Aβ insoluble. Las oscilaciones gamma sincronizadas pueden prevenir, reducir y/o tratar el nivel de péptido Aβ, neuroinflamación, y/o demencia en el sujeto al aumentar un número de células de microglía en la al menos una región cerebral del sujeto y/o aumentar la absorción de péptido Aβ por las células de microglía en la al menos una región cerebral. La al menos una región cerebral puede incluir la corteza auditiva y/o el hipocampo.
La frecuencia de clic puede ser aproximadamente 40 clics/s. Cada clic en la serie de clics puede tener una duración de aproximadamente 1 ms. Cada clic en la serie de clics puede tener una frecuencia de aproximadamente 10 Hz a aproximadamente 100 kHz, de aproximadamente 12 Hz a aproximadamente 28 kHz, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 20 kHz, y/o de aproximadamente 2 kHz a aproximadamente 5 kHz. Cada clic en la serie de clics puede tener un nivel de presión de sonido de aproximadamente 0 dB a aproximadamente 85 dB, de aproximadamente 30 dB a aproximadamente 70 dB, y de aproximadamente 60 dB a aproximadamente 65 dB.
El al menos un transductor electroacústico puede incluir al menos un auricular, en cuyo caso el método puede incluir aplicar el al menos un auricular alrededor, sobre y/o en al menos un oído del sujeto para dirigir el estímulo sonoro en el al menos un oído del sujeto. El método también puede incluir reducir el ruido ambiental usando aislamiento sonoro pasivo y/o supresión sonora activa.
En un aspecto, un sistema para prevenir, reducir y/o tratar un nivel (por ejemplo, una cantidad o tasa) de o un cambio en péptido Aβ, neuroinflamación, y/o función cognitiva en un sujeto incluye al menos un transductor electroacústico para convertir una señal de audio eléctrica a un correspondiente estímulo sonoro, el estímulo sonoro incluye una serie de clics con una frecuencia de clic de aproximadamente 35 clics/s a aproximadamente 45 clics/s, al menos un dispositivo de memoria para almacenar la señal de audio eléctrica e instrucciones ejecutables por procesador, y al menos un procesador comunicativamente conectado al al menos un transductor electroacústico y el al menos un dispositivo de memoria. Tras la ejecución de las instrucciones ejecutables por procesador, el al menos un procesador controla el transductor electroacústico para que genere el estímulo sonoro a al menos un oído del sujeto para inducir oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto, las oscilaciones gamma sincronizadas producen la prevención, la reducción y/o el tratamiento del nivel de péptido Aβ, neuroinflamación, y/o demencia en el sujeto.
El sistema puede ser fijo o portátil. Si el al menos un transductor electroacústico incluye al menos un auricular para que el sujeto lleve alrededor, sobre y/o en el al menos un oído para dirigir el estímulo sonoro en el al menos un oído del sujeto y reducir el ruido ambiental, el sistema además puede incluir una interfaz de auricular para comunicar la señal de audio eléctrica al al menos un auricular. Alternativamente, o además, el sistema puede incluir un escáner de neuroimagen para seguir la función en la al menos una región cerebral del sujeto, antes, durante, y/o después de la salida del estímulo sonoro.
En el presente documento se divulga un método para prevenir, atenuar y/o tratar demencia en un sujeto que incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto.
En el presente documento se divulga un método para mantener y/o reducir un nivel en sangre (por ejemplo, una cantidad) de un glucocorticoide implicado en una respuesta de estrés en un sujeto que incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto.
En el presente documento se divulga un método para prevenir y/o reducir ansiedad en un sujeto que incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto.
En el presente documento se divulga un método para mantener y/o aumentar una asociación de memoria que incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral del sujeto. La asociación de memoria se puede basar en memoria espacial.
En un aspecto, un método para mantener y/o reducir cambios a la anatomía y/o morfología en al menos una región cerebral de un sujeto incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en la al menos una región cerebral del sujeto. La anatomía y/o morfología puede incluir peso cerebral, tamaño del ventrículo lateral, un espesor de una capa cortical, un espesor de una capa neuronal, y/o un diámetro de vasos sanguíneos. La al menos una región cerebral puede incluir una corteza visual, una corteza somatosensorial, y/o una corteza insular del sujeto.
En un aspecto, un método para mantener y/o reducir cambios a un número de neuronas, una calidad del ADN en las neuronas, y/o una densidad de puntos sinápticos en al menos una región cerebral de un sujeto incluye proporcionar un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en la al menos una región cerebral del sujeto. La al menos una región cerebral puede incluir una corteza visual, una corteza somatosensorial, y/o una corteza insular del sujeto.
En un aspecto, un dispositivo que induce oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una región cerebral de un sujeto puede prevenir, atenuar y/o tratar demencia y/o ansiedad en el sujeto, mantener y/o aumentar una asociación de memoria y/o flexibilidad cognitiva del sujeto, y/o mantener y/o reducir cambios a la anatomía, morfología, células, y moléculas en la al menos una región cerebral del sujeto.
Se debe apreciar que se contempla que todas las combinaciones de los conceptos anteriores y conceptos adicionales discutidos en mayor detalle posteriormente (siempre que tales conceptos no sean mutuamente inconsistentes) sean parte del objeto inventivo divulgado en el presente documento.
También se debe apreciar que la terminología explícitamente empleada en el presente documento que también puede aparecer en cualquier divulgación a que se hace referencia en el presente documento debe ser acorde a un significado lo más consistente con los conceptos particulares divulgados en el presente documento.
Otros sistemas, procesos, y características serán aparentes para los expertos en la materia tras examinar los siguientes dibujos y descripción detallada.
Breve descripción de los dibujos
El experto en la materia entenderá que los dibujos son principalmente para fines ilustrativos y no se pretende que limiten el ámbito del objeto inventivo descrito en el presente documento. Los dibujos no están necesariamente a escala; en algunos casos, varios aspectos del objeto inventivo divulgado en el presente documento se pueden mostrar exagerados o agrandados en los dibujos para facilitar un entendimiento de diferentes características. En los dibujos, caracteres de referencia similares en general perciben, por ejemplo, características similares (por ejemplo, elementos funcionalmente similares y/o estructuralmente similares).
La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un ratón corriendo a través de un laberinto lineal virtual en una cinta esférica según algunas formas de realización.
Las figuras 2A y 2B son rastros eléctricos registrados de CA1 de hipocampo que ilustran oscilaciones theta y ondulaciones de ondas agudas (SWR) según algunas formas de realización.
Las figuras 3A y 3B son gráficos que ilustran la media y desviación estándar de espectro de energía normalizado y densidades espectrales de energía normalizadas durante periodos theta en ratones Tg 5XFAD y de tipo salvaje (WT) de tres meses de edad según algunas formas de realización.
Las figuras 4A y 4B son espectrogramas que ilustran las SWR para un ratón WT y un ratón 5XFAD según algunas formas de realización.
Las figuras 5A-5C son gráficos que representan la distribución de frecuencias gamma instantáneas durante las SWR según algunas formas de realización.
La figura 6A es una serie de gráficos que representan la energía gamma con puntuación Z como función del tiempo desde el pico de las SWR en ratones 5XFAD y WT según algunas formas de realización. La figura 6B es un gráfico que representa la distribución acumulada de energía gamma durante las SWR en ratones 5XFAD y WT según algunas formas de realización. Las figuras 6C y 6D son gráficos que representan la distribución acumulada de la energía gamma con puntuación Z durante los 100 ms alrededor del pico de las SWR para ratones WT y 5XFAD según algunas formas de realización. La figura 6E es un gráfico que representa la distribución acumulada de energía gamma durante las SWR grandes en ratones 5XFAD y WT según algunas formas de realización.
La figura 7A es un gráfico que representa una fracción de descargas como función de la fase de oscilación gamma, y la figura 7B es un gráfico que representa la profundidad de la modulación de descarga durante las SWR según algunas formas de realización. Las figuras 7C y 7D son gráficos que ilustran la fracción de descargas en CA1 del hipocampo durante las SWR como función de la fase de oscilaciones gamma según algunas formas de realización. La figura 7e es un gráfico que representa la fracción de descargas como función de la fase de oscilación gamma, y la figura 7F es un gráfico que representa la profundidad de la modulación de descarga durante las SWR según algunas formas de realización.
Las figuras 8A y 8B son gráficos que representan la velocidad de SWR por periodo no theta en animales 5XFAD y WT para cada animal y todos los animales combinados según algunas formas de realización.
La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra un vector vírico para regular la activación de un tipo celular específico en el cerebro de un sujeto según algunas formas de realización.
Las figuras 10A y 10B son diagramas esquemáticos que ilustran la administración de una señal a la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización.
La figura 11 es una imagen de inmunofluorescencia que ilustra la inmunotinción de tejido neural en un sujeto con ChR2 y DAPI según algunas formas de realización.
La figura 12A es una imagen de inmunofluorescencia que ilustra ChR2-EYFP expresada en interneuronas PV+ según algunas formas de realización. La figura 12B es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustra la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-EYFP y anti-PV según algunas formas de realización.
Las figuras 13A y 13B incluyen un diagrama esquemático de un estudio, un rastro eléctrico de un potencial de campo local, y densidad espectral de energía de interneuronas FS-PV según algunas formas de realización.
Las figuras 14A y 14B incluyen un rastro eléctrico sin procesar, el rastro filtrado para descargas después de estimulación optogenética, y gráficos de probabilidad de descarga después del inicio de un pulso láser de 1 ms según algunas formas de realización.
La figura 15A es un histograma que ilustra la diferencia en velocidades de activación entre periodos de estimulación a 40 Hz y estimulación aleatoria según algunas formas de realización. La figura 15B es un gráfico de barras que ilustra las velocidades de activación multiunidad por periodos de estimulación a 40 Hz, estimulación aleatoria y sin estimulación para cada animal según algunas formas de realización.
La figura 16A es un rastro eléctrico registrado de un hipocampo de un sujeto durante un aumento específico de frecuencia en la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. La figura 16B es un gráfico de densidad espectral de energía que ilustra un aumento específico de frecuencia en la energía potencial de campo local en la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización.
Las figuras 17A y 17B son gráficos de barras que representan los niveles relativos de Aβ-Mo y AP1-42 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre por ANOVA unidireccional según algunas formas de realización.
Las figuras 18A y 18B son gráficos de barras que representan los niveles relativos de AP1-40 y AP1-42 de CA1 de 5XFAD/aCamKII-Cre por ANOVA unidireccional según algunas formas de realización.
La figura 19A es una serie de imágenes que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Aβ y anti-EEA1 en la región CA1 del hipocampo según algunas formas de realización. La figura 19B es una serie de gráficos de barras que representan la inmunorreactividad relativa de Aβ normalizada a EYFP según algunas formas de realización.
La figura 20A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Aβ en la región CA1 del hipocampo de 5XFAD/PV-Cre según algunas formas de realización. La figura 20B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa de Aβ normalizada a EYFP según algunas formas de realización.
La figura 21A es una inmunotransferencia representativa que representa los niveles de APP (CT695), APP NTF (A8967), APP CTF (CT695) y p-actina (control de carga) en CA1 según algunas formas de realización. La figura 21B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP CTF en condiciones a 40 Hz frente a EYFP y aleatorias según algunas formas de realización. La figura 21C es una serie de inmunotransferencias que representan los niveles de APP de longitud completa 2106 (CT695), APP CTF 2108 (CT695) y p-actina 2112 (A5316, control de carga) en CA1 según algunas formas de realización.
La figura 22A es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP NTF en condiciones a 40 Hz frente a EYFP y aleatorias según algunas formas de realización. La figura 22B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP de longitud completa en condiciones EYFP, aleatorias y 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 23 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpo anti-Rab5 (ADI-KAβ-GP006-E) EYFP según algunas formas de realización.
La figura 24A es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa de EEA1 normalizada a EYFP, y la figura 24B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de Rab5 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización.
La figura 25A es un gráfico de barras que representa los niveles de la isoforma del péptido Aβ Aβ-M0 después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. La figura 25B es un gráfico de barras que representa una disminución en la isoforma del péptido Aβ Aβ-M2 después de la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización. La figura 25C es una de imágenes que ilustran una disminución del nivel de los CTF (por ejemplo, p-CTF) y un aumento en el nivel de APP de longitud completa (normalizado a actina) después de la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización.
Las figuras 26A-26B son imágenes de inmunofluorescencia que ilustran los niveles de endosomas (basado en los niveles de EEA1) después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización.
La figura 27 es un gráfico de barras que representa los valores de intensidad media (normalizados a FAD) para las imágenes de inmunofluorescencia en las figuras 6A-6B después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización.
La figura 28 es un mapa de calor que presenta genes diferencialmente expresados determinados por secuenciación de ácido ribonucleico del transcriptoma entero (ARN-Seq) de la región CA1 del hipocampo con y sin estimulación a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 29 es un gráfico de cajas que ilustra los valores de FPKM de genes aumentados y disminuidos en condiciones de EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 30 es un gráfico sectorial que ilustra patrones de expresión específicos de tipo celular de genes aumentados después de estimulación a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 31 es un gráfico de barras que ilustra la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq según algunas formas de realización.
Las figuras 32A y 32B son gráficos que ilustran las densidades espectrales de energía de potenciales de campo local registradas encima del cerebro durante el programa de luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 33 es un gráfico de barras que representa la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq según algunas formas de realización.
La figura 34 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Ibal (019-19741) y anti-Aβ (12F4) en la región CA1 del hipocampo de ratones 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización.
La figura 35A es un gráfico de barras que representa el número de microglía en condiciones EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 35B es un gráfico de barras que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado a EYFP en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización. La figura 35C es un gráfico de barras que representa la longitud media de prolongaciones primarias de microglía normalizada a EYFP en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización. La figura 35D es un gráfico de barras que representa el porcentaje de cuerpos celulares positivos para Iba1 (microglía) que también son positivos para Aβ en condiciones de estimulación EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 36 es una serie de representaciones 3D formadas al fusionar imágenes de inmunofluorescencia de la figura 34 según algunas formas de realización.
La figura 37A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con Hoechst en la región CA1 del hipocampo de 5XFAD/PV-Cre según algunas formas de realización. La figura 37B es un gráfico de barras que representa el espesor estimado de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 38A es un mapa de calor que muestra genes diferencialmente expresados (DEG) determinados por ARN-seq del genoma entero de CA1 del hipocampo tras estimulación a 40 Hz FS-PV+ o estimulación control según algunas formas de realización. La figura 38B es un gráfico que ilustra el solapamiento entre los DEG aumentados en la condición TRATAR en la figura 38A según algunas formas de realización.
La figura 39 es un gráfico de barras que representa la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq de la figura 38A según algunas formas de realización.
La figura 40 es un gráfico que ilustra los procesos biológicos a los que se refieren los genes aumentados de la figura 38A según algunas formas de realización.
La figura 41 es un gráfico que ilustra los procesos biológicos a los que se refieren los genes disminuidos de la figura 38A según algunas formas de realización.
La figura 42A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran los niveles de Iba1 después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. La figura 42B es un gráfico de barras que representa los valores de intensidad media para las imágenes de inmunofluorescencia en la figura 42A según algunas formas de realización.
La figura 43A es un diagrama esquemático que ilustra un ratón expuesto a estimulación de luz parpadeante según algunas formas de realización. La figura 43B incluye un rastro de potencial de campo local en la corteza visual antes y durante de la luz parpadeante a 40 Hz y un gráfico de densidad espectral de energía según algunas formas de realización. Las figuras 43C-43F son gráficos que representan densidades espectrales de energía de potenciales de campo local en la corteza visual según algunas formas de realización.
La figura 44A es una serie de histogramas que representan la fracción de descargas en la corteza visual como función del tiempo para cuatro ciclos de luz parpadeante a 40 Hz y un periodo equivalente de tiempo para luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización. La figura 44B es una serie de rastros eléctricos de potenciales de campo local registrados por encima del cerebro durante la luz parpadeante según algunas formas de realización.
La figura 45A es un histograma que ilustra la diferencia en velocidades de activación entre luz parpadeante a 40 Hz y luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización. La figura 45B es un gráfico que ilustra velocidades de activación multiunidad en corteza visual según algunas formas de realización.
La figura 46A es un diagrama esquemático que ilustra un paradigma experimental según algunas formas de realización. Las figuras 46B-46C son gráficos que ilustran además cambios en niveles basales de las isoformas del péptido Aβ Aβ i-40 y Aβi-42, respectivamente, después del paradigma experimental en la figura 46A según algunas formas de realización.
Las figuras 47A y 48B son gráficos de barras que representan cambios en los niveles basales de Aβ i-40 y Aβi-42, respectivamente, en la corteza visual de 5XFAD según algunas formas de realización.
La figura 48A es un gráfico de barras que representa cambios en los niveles basales de Aβ i-40 y Aβi -42 en la corteza de barril de 5XFAD en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 48B es un gráfico de barras que representa cambios en los niveles basales de Aβ i-40 y Aβi -42 en la corteza visual de APP/PSi en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 48C es un gráfico de barras que representa cambios en los niveles basales de Aβi-40 y Aβi -42 en la corteza visual de WT en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 49 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Ibai (0 i9 - i974 i) y anti-Aβ (i2F4) en la corteza visual de 5XFAD en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 50A es un gráfico de barras que representa el número de células positivas para Ibai (microglía) según algunas formas de realización. La figura 50B es un gráfico de barras que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado al control en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 50C es un gráfico de barras que representa la longitud media de las prolongaciones primarias de microglía normalizada al control en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 50D es un gráfico de barras que representa el porcentaje de microglía que son también positivas para Aβ en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 5 i es una serie de representaciones 3D (a partir de imágenes de inmunofluorescencia) de microglía Iba+ en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz de secciones de tejido de i00 pm tratadas con CLARITY según algunas formas de realización. CLARitY es un método de hacer el tejido cerebral transparente usando, por ejemplo, hidrogeles basados en acrilamida construidos desde dentro, y unidos a, el tejido.
La figura 52A es un diagrama de flujo que ilustra un método de aislar microglía de una corteza visual usando separación celular activada por fluorescencia (FACS) según algunas formas de realización. La figura 52B es un gráfico de barras que representa los niveles de Aβ i-40 en microglía aislada de las cortezas visuales de animales 5XFAD y WT control de tres meses de edad usando el método de la figura 52A según algunas formas de realización.
La figura 53A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos de SVP38 para detectar sinaptofisina en corteza visual de 5XFAD de tres meses de edad en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 53B es un gráfico que representa los niveles de intensidad relativa de SVP38 de corteza visual de 5XFAD en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 54A es un gráfico de barras que ilustra una disminución en la isoforma del péptido Aβ Aβ i-42 después de la estimulación de la corteza visual de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización. La figura 54B es un gráfico de barras que ilustra los niveles de la isoforma del péptido Aβ Aβ i-42 después de la estimulación de la corteza visual de un sujeto con oscilaciones gamma y otra vez veinticuatro horas después de la estimulación según algunas formas de realización.
La figura 55A incluye un rastro eléctrico de un potencial de campo local en el hipocampo antes y durante la luz parpadeante a 40 Hz y un gráfico de densidades espectrales de energía según algunas formas de realización. La figura 55B es una serie de histogramas de fracciones de descargas en el hipocampo como función del tiempo para 4 ciclos de luz parpadeante a 40 Hz y el periodo de tiempo equivalente para luz parpadeante aleatoria, respectivamente, según algunas formas de realización.
La figura 56A es un histograma que ilustra las diferencias en velocidades de activación entre luz parpadeante a 40 Hz y luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización. La figura 56B es un gráfico que ilustra velocidades de activación multiunidad en CA1 durante la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 57A es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-40 en corteza visual de 5XFAD según algunas formas de realización. La figura 57B es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-42 en corteza visual de 5XFAD según algunas formas de realización.
La figura 58A es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-40 en corteza visual de 5XFAD con recuperación después de luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 58B es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-42 en corteza visual de 5XFAD con recuperación después de luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 59A es un diagrama esquemático que ilustra un estudio según algunas formas de realización. La figura 59B es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-42 en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 59C es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ i-40 en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 60A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpo anti-Aβ en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 60B es un gráfico de barras que representa el número de depósitos de placa positivas para Aβ después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad según algunas formas de realización. La figura 60C es un gráfico de barras que representa el área de placas positivas para Aβ después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad según algunas formas de realización.
La figura 6 iA es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-fosfoTau (S202) y anti-MAP2 en ratones P30iS de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 6 iB es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de fosfoTau (pTau) (S202) de corteza visual de P30iS después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 6 iC es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de MAP2 de corteza visual de P30iS después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 62A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-pTau 6202(S404) en ratones P30iS de 4 meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 62B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad de fluorescencia relativa de pTau (S400/T403/S404) de corteza visual de P30iS después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 63A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-pTau 6302 (S3964) en ratones P30iS de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 63B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad de fluorescencia relativa de pTau (S396) de corteza visual de P30iS después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 64 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Ibai en ratones P30iS de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 65A es un gráfico de barras que representa el número de microglía después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 65B es un gráfico de barras que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado el control después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 65C es un gráfico de barras que representa la longitud media de las prolongaciones primarias de microglía normalizada al control después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización.
La figura 66 es un gráfico que ilustra los niveles de isoformas de péptido Aβ soluble e insoluble Aβ-Mo y APi -42, en la corteza visual de un sujeto con y sin estimulación gamma visual según algunas formas de realización.
Las figuras 67A-67B son gráficos que ilustran los niveles de péptido Aβ en cerebro entero con y sin estimulación gamma transcraneal de un sujeto según algunas formas de realización.
La figura 68A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización produce estrés a los sujetos. La figura 68B es un gráfico de barras que representa los niveles de corticosterona que indican respuesta de estrés en los sujetos.
La figura 69A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización reduce la ansiedad en los sujetos. La figura 69B es una imagen que ilustra un aparato de laberinto en cruz elevado. Las figuras 69C y 69D son imágenes que ilustran pistas representativas de los sujetos durante una sesión en el laberinto en cruz elevado.
La figura 70 es un gráfico de barras que representa el tiempo medio que los sujetos pasan explorando en brazos abiertos y brazos cerrados durante la sesión en el laberinto en cruz elevado.
La figura 71A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización reduce el estrés y/o la ansiedad en sujetos. La figura 71B es una imagen que ilustra un escenario de campo abierto. Las figuras 71C y 71D son imágenes que ilustran pistas representativas de los sujetos durante un ensayo en campo abierto.
La figura 72A es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan en el centro del campo abierto durante cada minuto de la prueba de campo abierto. La figura 72B es un gráfico de barras que representa el tiempo total medio que los sujetos pasan en la periferia del campo abierto durante la prueba de campo abierto.
Las figuras 73A y 73B son diagramas esquemáticos que ilustran un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización altera el comportamiento de búsqueda de novedad innato en sujetos. La figura 73C es un gráfico de barras que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan explorando un primer objeto novedoso comparado con un segundo objeto novedosos según el diagrama esquemático de la figura 73A.
La figura 74 es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo durante cada minuto que los sujetos pasan explorando un objeto novedoso según el diagrama esquemático de la figura73B.
La figura 75A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado usando un paradigma de condicionamiento de miedo para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización tiene impacto en el aprendizaje y la memoria en sujetos. La figura 75B es un diagrama de estímulo que ilustra una prueba de tono con contextos alterados como función del tiempo.
Las figuras 76A y 76B son gráficos de barras que demuestran memoria aumentada en sujetos según algunas formas de realización.
La figura 77A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma mejora la memoria en sujetos según algunas formas de realización. La figura 77B es un diagrama que ilustra un laberinto acuático de Morris con una plataforma escondida en un cuadrante diana. Las figuras 77C y 77D son imágenes que ilustran pistas representativas de los sujetos durante un ensayo de la prueba del laberinto acuático de Morris.
La figura 78A es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma escondida en el un ensayo del laberinto acuático de Morris cada día. La figura 78B es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante diana durante cada medio minuto. La figura 78C es un gráfico que representa la cantidad de tiempo media que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante opuesto durante cada medio minuto.
La figura 79A es un diagrama que ilustra un ensayo del laberinto acuático de Morris con una plataforma escondida en un primer cuadrante. La figura 79B es un diagrama que ilustra un ensayo del laberinto acuático de Morris con una plataforma escondida en un segundo cuadrante, opuesto al primer cuadrante, para aprendizaje inverso. La figura 79C es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma escondida en el un ensayo de aprendizaje inverso del laberinto acuático de Morris cada día.
La figura 80A es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar si la exposición y/o administración gamma crónica según algunas formas de realización influye en el aprendizaje y la memoria espacial en sujetos. La figura 80B es un diagrama que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma escondida en un ensayo del laberinto acuático de Morris cada día. La figura 80C es un gráfico de barras que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante diana durante un ensayo de treinta segundos.
La figura 81A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio de la figura 80A expandido para incluir aprendizaje inverso. La figura 81B es un diagrama que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma escondida en el ensayo de aprendizaje inverso del laberinto acuático de Morris cada día.
La figura 82A es un gráfico de barras que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante diana durante un ensayo de treinta segundos. La figura 82B es un gráfico de barras que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante opuesto.
La figura 83 es un diagrama de línea de tiempo de un estudio realizado para examinar el efecto de la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización en el daño al ácido desoxirribonucleico (ADN) y pérdida neuronal en la corteza visual de un sujeto.
La figura 84 es un diagrama que ilustra grupos de sujetos para estudios realizados para examinar el efecto de la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización.
La figura 85 es un gráfico de barras que compara el cambio en peso cerebral a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 86 es un gráfico de barras que compara el cambio en veces de la expansión del ventrículo lateral a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 87A-87E son imágenes que ilustran ventrículos laterales representativos de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 88A-88C son diagramas de anatomía cerebral que ilustran las regiones cerebrales de interés según algunas formas de realización.
La figura 89 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical V1 a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 90 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células de V1 positivas para NeuN a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 91A-91E son imágenes que ilustran células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativos de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 92 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical SS1 a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 93 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células de SS1 positivas para NeuN a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 94A-94E son imágenes que ilustran células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativos de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 95 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical de la corteza insular a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 96 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células positivas para NeuN de la corteza insular a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 97A-97E son imágenes que ilustran células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativos de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 98 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN de corteza visual a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 99 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX de corteza visual a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 100 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza visual representativas de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 101 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN de corteza somatosensorial a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 102 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX de corteza somatosensorial a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 103 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza somatosensorial representativas de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 104 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN de la corteza insular a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 105 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX de la corteza insular a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 106 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza insular representativas de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 107 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN del hipocampo a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 108 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX del hipocampo a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 109 es una serie de imágenes que ilustran muestras de hipocampo representativas de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 110 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de corteza visual a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 111 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de corteza somatosensorial a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
La figura 112 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de corteza insular a través de los grupos de sujetos en la figura 84 según algunas formas de realización.
Las figuras 113A-113D son imágenes que ilustran una tinción de Hoechst, marcadores VgluT1 y/o marcadores GAD65 en una muestra representativa según algunas formas de realización. Las figuras 113E y 113F son imágenes que ilustran un método de cuantificación de puntos según algunas formas de realización.
La figura 114 es un diagrama de estímulos que ilustra un estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
La figura 115 es un diagrama de flujo que ilustra un estudio realizado para examinar y la exposición y/o administración gamma auditiva según algunas formas de realización induce activación de microglía en cortezas auditivas de sujetos. La figura 116A es un gráfico de barras que representa el número medio de microglía en cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización. La figura 116B es un gráfico de barras que representa en cambio en veces de la longitud de las proyecciones de microglía en cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización. Las figuras 117A y 117B son imágenes representativas de microglía en las cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización.
Las figuras 118A y 118B son imágenes aumentadas de longitud de proyecciones de microglía de las figuras 117A y 117B según algunas formas de realización.
Las figuras 119A y 119B son imágenes aumentadas de tamaño del soma de microglía de las figuras 117A y 117B según algunas formas de realización.
La figura 120A es un gráfico de barras que representa el número medio de microglía por campo de imagen en las cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización. La figura 120B es un gráfico de barras que representa el cambio en veces medio del tamaño del soma de microglía en las cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización.
Las figuras 121A y 121B son imágenes representativas de microglía en las cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización.
Las figuras 122A-122D son gráficos de barras que representan los niveles de isoformas de Aβ solubles Aβ-Mo y APi-42 en las cortezas auditivas e hipocampos de sujetos según algunas formas de realización.
Las figuras 123A-123D son gráficos de barras que representan los niveles de isoformas de Aβ insolubles Aβ i-40 y APi-42 en las cortezas auditivas e hipocampos de sujetos según algunas formas de realización.
Las figuras 124A-124D son imágenes representativas de microglía en las cortezas auditivas de sujetos según algunas formas de realización.
La figura 125A es un diagrama de flujo que ilustra una prueba de reconocimiento de objeto novedoso. La figura 125B es un gráfico de barras que demuestra mejoras en memoria según algunas formas de realización.
La figura 126A es un diagrama de flujo que ilustra una prueba de localización de objeto novedoso. La figura 126B es un gráfico de barras que demuestra mejoras en memoria y/o discriminación según algunas formas de realización.
La figura 127A es un gráfico que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma escondida en la prueba del laberinto acuático de Morris cada día. La figura 127B es un gráfico de barras que representa la cantidad media de tiempo que los sujetos pasan buscando la plataforma eliminada en el cuadrante diana durante un ensayo de prueba.
La figura 128A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia representativas que ilustran la vasculatura agrandada en la corteza visual según algunas formas de realización. La figura 128B es un gráfico de barras que representa el diámetro de vasos sanguíneos en la corteza visual y que ilustra un aumento en el diámetro de vasos sanguíneos después de exposición gamma según algunas formas de realización.
Descripción detallada
En un aspecto, la presente divulgación proporciona métodos, dispositivos y sistemas para prevenir, atenuar, y/o tratar un trastorno cerebral o disfunción/deficiencia cognitiva en un sujeto. En algunas formas de realización, el trastorno cerebral es demencia.
La función cognitiva depende críticamente de la cadencia precisa de oscilaciones en la actividad de redes neurales, específicamente en la frecuencia gamma, un ritmo (por ejemplo, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 80 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz) ligado a la atención y memoria de trabajo. Puesto que estas oscilaciones surgen de la actividad sináptica, proporcionan un enlace directo entre las propiedades moleculares de las neuronas y la actividad cerebral coherente, de mayor nivel. De forma importante, la actividad oscilatoria gamma se interrumpe en circuitos neurales comprometidos por neuropatología molecular en la EA y puede representar un determinante clave del deterioro de memoria en la enfermedad. Todavía se tiene que determinar si hay una relación causal entre patología y alteración de las oscilaciones cerebrales. Sin embargo, los ritmos que dirigen el cerebro pueden servir como una terapia multidiana para el tratamiento de una demencia, tal como EA, y se puede lograr a través de terapias no invasivas.
En un aspecto, la presente divulgación proporciona dispositivos, métodos y sistemas para aumentar o inducir oscilaciones gamma. En algunas formas de realización, el aumento o inducción de oscilaciones gamma es por métodos optogenéticos. En otras formas de realización, el aumento o inducción de oscilaciones gamma es por métodos conductuales. La presente divulgación proporciona que el aumento y/o la inducción de oscilaciones gamma por métodos optogenéticos, conductuales u otros reduce la patología de la e A.
En un aspecto, la presente divulgación proporciona dispositivos, sistemas y métodos para el restablecimiento o inducción de los ritmos oscilatorios gamma en sujetos que tienen demencia. En algunas formas de realización, la demencia es EA, demencia vascular, demencia frontotemporal (FTD), y/o demencia con cuerpos de Lewy. Por tanto, en algunas formas de realización, la presente divulgación proporciona dispositivos, sistemas y métodos para tratar demencia.
Como se usa en el presente documento, los términos “tratamiento” o “tratar” se refieren tanto a tratamiento terapéutico como medidas profilácticas o preventivas. En algunas formas de realización, los sujetos en necesidad de tratamiento incluyen esos sujetos que ya tienen la enfermedad o afección, así como esos sujetos que pueden desarrollar la enfermedad o afección y en los que el objeto es prevenir, retrasar o disminuir la enfermedad o afección. Por ejemplo, en algunas formas de realización, los dispositivos, métodos y sistemas divulgados en el presente documento se pueden emplear para prevenir, retrasar o disminuir una enfermedad o afección a la que el sujeto está genéticamente predispuesto, tal como EA. En algunas formas de realización, los dispositivos, métodos y sistemas divulgados en el presente documento se pueden emplear para tratar, atenuar, reducir los síntomas de, y/o retrasar la evolución de una enfermedad o afección con la que el sujeto ya ha sido diagnosticado, tal como EA.
Como se usa en el presente documento, el término “sujeto” indica un mamífero, tal como un roedor, un felino, un canino, o un primate. Preferiblemente, un sujeto según la invención es un ser humano.
El término “aproximadamente, como se usa en el presente documento, se refiere a más o menos el diez por ciento del objeto que “aproximadamente” modifica.
Las demencias son trastornos caracterizados por la pérdida de capacidades intelectuales y/o deterioros de memoria. Las demencias incluyen, por ejemplo, EA, demencia vascular, demencia de cuerpos de Lewy, enfermedad de Pick, demencia frontotemporal (FTD), demencia por SIDA, deterioros cognitivos seniles, y deterioros de memoria seniles. Las demencias también pueden estar asociadas con afecciones neurológicas y/o psiquiátricas tal como, por ejemplo, tumores cerebrales, lesiones cerebrales, epilepsia, esclerosis múltiple, síndrome de Down, síndrome de Rett, parálisis supranuclear progresiva, síndrome del lóbulo frontal, esquizofrenia, y lesión cerebral traumática.
La EA es la enfermedad neurodegenerativa más frecuente en países desarrollados. La EA se caracteriza histopatológicamente por la acumulación de placas amiloides compuestas del péptido Aβ y NFT hechos de la proteína tau. Clínicamente, la EA se asocia con deterioro cognitivo progresivo caracterizado por pérdida de memoria, función, capacidades de lenguaje, juicio, y función ejecutiva. La EA con frecuencia produce síntomas conductuales graves en sus últimas fases.
La demencia vascular también se puede denominar demencia cerebrovascular y se refiere a enfermedades cerebrovasculares (por ejemplo, infartos de los hemisferios cerebrales), que en general tienen un curso fluctuante con periodos de mejora y deterioro escalonado. La demencia vascular puede incluir uno o más síntomas de desorientación, memoria deteriorada y/o juicio deteriorado. La demencia vascular puede estar causada por infartos múltiples discretos, u otras causas vasculares incluyendo, por ejemplo, vasculitis autoinmunitaria, tal como la encontrada en lupus eritematoso sistémico; vasculitis infecciosa, tal como la enfermedad de Lyme; hemorragias intracerebrales recurrentes; y/o ictus.
La demencia frontotemporal (FTD) es un trastorno neurodegenerativo progresivo. Los sujetos con FTD en general muestran cambios conductuales y de personalidad prominentes, con frecuencia acompañados por deterioro del lenguaje.
La demencia con cuerpos de Lewy se caracteriza por uno o más síntomas del desarrollo de demencia con características que solapan con las de la EA; desarrollo de características de la enfermedad de Parkinson; y/o desarrollo temprano de alucinaciones. La demencia con cuerpos de Lewy en general se caracteriza por fluctuaciones día a día en la gravedad de los síntomas.
En algunos aspectos, la presente divulgación proporciona métodos para prevenir, atenuar y/o tratar demencia en un sujeto, que comprende inducir oscilaciones gamma sincronizadas en el cerebro del sujeto. En algunas formas de realización, la inducción de oscilaciones gamma en el sujeto que padece una enfermedad o trastorno neurológico o declive senil actúa para restablecer los ritmos oscilatorios gamma que se interrumpen en el sujeto como resultado de o en asociación con la enfermedad o trastornos o declive senil.
En algunas formas de realización, la inducción de oscilaciones gamma reduce la generación de isoformas Aβ i-40 y Aβi-42. En algunas formas de realización, la inducción de oscilaciones gamma aumenta la depuración de Aβ (por ejemplo, isoformas Aβ i-40 y Aβi-42) del cerebro del sujeto. En algunas formas de realización, la inducción de oscilaciones gamma previene la acumulación de Aβ en el cerebro del sujeto. En algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento reducen el nivel de Aβ en el cerebro del sujeto en aproximadamente el 10%, aproximadamente el 20%, aproximadamente el 30%, aproximadamente el 40%, aproximadamente el 50%, aproximadamente el 60%, aproximadamente el 70%, o más, relativo al nivel de Aβ en el cerebro del sujeto antes del tratamiento. En algunas formas de realización, el nivel de Aβ en el cerebro del sujeto se reduce en al menos aproximadamente el 50% relativo al nivel de Aβ en el cerebro del sujeto antes del tratamiento.
En algunas formas de realización, el nivel de Aβ en el cerebro del sujeto se reduce a través de la reducción en el corte de APP en el cerebro del sujeto. En algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento reducen el corte de APP en el cerebro del sujeto en aproximadamente el Í0%, aproximadamente el 20%, aproximadamente el 30%, aproximadamente el 40%, aproximadamente el 50%, aproximadamente el 60%, aproximadamente el 70%, o más, relativo al nivel de corte de APP en el cerebro del sujeto antes del tratamiento. En algunas formas de realización, el nivel de corte de APP en el cerebro del sujeto se reduce en al menos aproximadamente el 50% relativo al nivel de corte de APP en el cerebro del sujeto antes del tratamiento. En algunas formas de realización, el nivel de corte de APP se mide por el nivel de fragmento C-terminal p (p-CTF) en el cerebro del sujeto. En algunas formas de realización, el nivel de corte de APP se reduce a través de la inhibición de p- y/o Y-secretasas, tal como aumentando el nivel de inhibición de la actividad p- y/o Y-secretasa. En algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento reducen la agregación de placas de Aβ en el cerebro del sujeto.
En algunas formas de realización, los métodos mejoran la capacidad cognitiva y/o memoria en el sujeto.
En otro aspecto, la presente divulgación proporciona métodos para inducir un perfil neuroprotector o entorno neuroprotector en el cerebro de un sujeto, que comprende inducir oscilaciones gamma sincronizadas en el cerebro del sujeto. Por ejemplo, en algunas formas de realización, el perfil neuroprotector está asociado con un perfil de células de microglía neuroprotectoras. En formas de realización adicionales, el perfil neuroprotector está inducido por o asociado con un aumento en la actividad de la ruta de M-CSF. En algunas formas de realización, el entorno neuroprotector está asociado con rutas de señalización antiinflamatorias. Por ejemplo, en algunas formas de realización, las rutas de señalización antiinflamatorias son rutas de señalización de microglía antiinflamatorias.
En algunas formas de realización, el perfil neuroprotector está asociado con una reducción en o una falta de actividad de células de glía proinflamatoria. La actividad de células de glía proinflamatoria está asociada con un fenotipo M1 en microglía, e incluye la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), proteína neurosecretora cromogranina A, cofactor secretor cistatina C, NADPH oxidasa, enzimas óxido nítrico sintasa tal como iNOS, proteínas de respuesta inflamatoria dependientes de NF-kB, y citoquinas y quimioquinas proinflamatorias (por ejemplo, TNF, IL-1p, IL-6 e IFNy).
En contraste, un fenotipo M2 de microglía está asociado con disminución de inflamación y reparación de daño inducido por inflamación. Las citoquinas y quimioquinas antiinflamatorias (IL-4, IL-13, IL-10, y/o TGFp) así como un aumento en la actividad fagocítica están asociadas con un fenotipo M2. Por tanto, en algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento provocan un fenotipo M2 neuroprotector en la microglía. En algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento aumentan la actividad fagocítica en el cerebro del sujeto. Por ejemplo, en algunas formas de realización, los métodos proporcionados en el presente documento aumentan la actividad fagocítica de la microglía de modo que la depuración de Aβ aumenta.
Las oscilaciones gamma pueden incluir de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz. Por tanto, en algunas formas de realización, la presente divulgación proporciona métodos para prevenir, atenuar o tratar demencia en un sujeto que comprende inducir oscilaciones gamma de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 80 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz, o de aproximadamente 30 Hz a aproximadamente 60 Hz, o de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz, o aproximadamente 40 Hz, en el cerebro del sujeto. Preferiblemente, las oscilaciones gamma son aproximadamente 40 Hz.
Un estímulo puede incluir cualquier cambio detectable en el entorno interno o externo del sujeto que induce directa o finalmente oscilaciones gamma en al menos una región cerebral. Por ejemplo, un estímulo se puede diseñar para estimular receptores de radiación electromagnética (por ejemplo, fotorreceptores, receptores de infrarrojo, y/o receptores de ultravioleta) mecanorreceptores (por ejemplo, estrés y/o tensión mecánica), nociceptores (es decir, dolor), receptores de sonido, electrorreceptores (por ejemplo, campos eléctricos), magnetorreceptores (por ejemplo, campos magnéticos), hidrorreceptores, quimiorreceptores, termorreceptores, osmorreceptores, y/o propioceptores (es decir, sentido de la posición). El umbral absoluto o la cantidad mínima de sensación necesaria para provocar una respuesta de los receptores puede variar basado en el tipo de estímulo y el sujeto. En algunas formas de realización, un estímulo se adapta basado en la sensibilidad individual.
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen de una manera específica de región cerebral. Por ejemplo, en algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en el hipocampo, la corteza visual, la corteza de barril, la corteza auditiva, o cualquier combinación de las mismas. A modo de ejemplo, en algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en la corteza visual usando una luz intermitente; en otras formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en la corteza auditiva usando estimulación auditiva a frecuencias particulares. En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en múltiples regiones cerebrales simultáneamente usando una combinación de estimulaciones visuales, auditivas y/u otras. En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en un sistema de realidad virtual.
En algunas formas de realización, el sujeto recibe un estímulo a través de un entorno configurado para inducir oscilaciones gamma, tal como una cámara que bloquea pasiva o activamente estímulos no relacionados (por ejemplo, bloquear la luz o suprimir el sonido). Alternativamente, o además, el sujeto puede recibir un estímulo a través de un sistema que incluye, por ejemplo, aspectos que bloquean la luz o suprimen el sonido. En algunas formas de realización, el sujeto recibe un estímulo visual a través de un dispositivo emisor de estímulos, tal como gafas diseñadas para administrar el estímulo. El dispositivo puede bloquear otra luz. En algunas formas de realización, el sujeto recibe un estímulo auditivo a través de un dispositivo emisor de estímulos, tal como auriculares diseñados para administrar el estímulo. El dispositivo puede suprimir otro ruido.
Además de al menos una interfaz para emitir un estímulo, algunas formas de realización pueden incluir al menos un procesador (para, por ejemplo, generar un estímulo, controlar la emisión del estímulo, seguir la emisión del estímulo/resultados, y/o procesar retroalimentación respecto al estímulo/resultados), al menos una memoria (para almacenar, por ejemplo, instrucciones ejecutables por procesador, al menos un estímulo, una norma de generación de estímulos, retroalimentación y/o resultados), al menos una interfaz de comunicación (para comunicar con, por ejemplo, el sujeto, el personal sanitario, un cuidador, un investigador clínico, una base de datos, una aplicación de seguimiento, etc.), y/o un dispositivo de detección (para detectar y proporcionar retroalimentación respecto a, por ejemplo, el estímulo y/o el sujeto, incluyendo si se inducen las oscilaciones gamma, la sensibilidad del sujeto, función cognitiva, cambios físicos o químicos, estrés, seguridad, etc.).
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen a través de un estímulo visual tal como una luz intermitente de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz. En formas de realización particulares, las oscilaciones gamma se inducen por luz intermitente de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz. En formas de realización adicionales, las oscilaciones gamma se inducen por luz intermitente de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz. En aun otras formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen por luz intermitente a aproximadamente 40 Hz. En algunas formas de realización, el sujeto recibe (por ejemplo, se coloca en una cámara con o lleva puesto un dispositivo emisor que bloquea luz) luz intermitente de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, o luz intermitente de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz, o luz intermitente de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz, o luz intermitente a aproximadamente 40 Hz.
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen por un estímulo auditivo tal como un sonido a una frecuencia de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 80 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz, o de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz, o aproximadamente 40 Hz. En algunas formas de realización, el sujeto recibe (por ejemplo, se coloca en una cámara con o lleva puesto un dispositivo emisor que suprime el ruido) un estímulo auditivo de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 100 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 80 Hz, o de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 50 Hz, o de aproximadamente 35 Hz a aproximadamente 45 Hz, o aproximadamente 40 Hz.
En algunas formas de realización, el sujeto recibe (por ejemplo, se coloca en una cámara con o lleva puesto un dispositivo emisor que bloquea luz) los estímulos visuales y/o auditivos durante aproximadamente una hora, aproximadamente 2 horas, aproximadamente 3 horas, aproximadamente 4 horas, aproximadamente 5 horas o más. En algunas formas de realización, el sujeto recibe (por ejemplo, se coloca en una cámara con o lleva puesto un dispositivo emisor que bloquea luz) los estímulos durante no más de aproximadamente 6 horas, no más de aproximadamente 5 horas, no más de aproximadamente 4 horas, no más de aproximadamente 3 horas, no más de aproximadamente 2 horas o no más de aproximadamente una hora. En algunas formas de realización, el sujeto recibe (por ejemplo, se coloca en una cámara con o lleva puesto un dispositivo emisor que bloquea luz) los estímulos durante menos de una hora.
En algunas formas de realización, el sujeto se somete a los métodos proporcionados en el presente documento. En otras formas de realización, el sujeto se somete a tratamiento con los métodos proporcionados en el presente documento en múltiples ocasiones separadas. Los sujetos pueden ser tratados en un programa regular o según surgen o empeoran los síntomas. En algunas formas de realización, el tratamiento crónico puede ser eficaz en reducir péptido Aβ soluble y/o péptido Aβ insoluble (es decir, placas).
En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen de una forma específica de tipo celular. En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma se inducen en interneuronas FS-PV. El término “de descarga rápida” (FS) cuando se usa para describir una clase de neuronas se refiere a la capacidad de las neuronas de descargar a altas velocidades durante largos periodos de tiempo con adaptación o atenuación de la frecuencia de descarga baja en la altura de la descarga. Por tanto, estas neuronas son capaces de descarga a frecuencia alta sostenida (por ejemplo, igual a o mayor de aproximadamente 100 Hz o aproximadamente 150 Hz) sin acomodación significativa. Esta propiedad de las neuronas FS es atribuible en gran medida a su expresión de canales rectificadores retrasados rápidos, en otras palabras, canales que se activan y desactivan muy rápidamente.
En un aspecto, las estimulaciones pueden ser no invasivas. El término “no invasiva”, como se usa en el presente documento, se refiere a dispositivos, métodos y sistemas que no requieren intervención quirúrgica o manipulaciones del cuerpo tal como inyección o implantación de una composición o un dispositivo. Por ejemplo, las estimulaciones pueden ser visuales (por ejemplo, luz parpadeante), audio (por ejemplo, vibraciones de sonido), y/o hápticas (estimulación mecánica con fuerzas, vibraciones o movimientos).
En otro aspecto, las estimulaciones pueden ser invasivas o al menos parcialmente invasivas. Por ejemplo, las estimulaciones visuales, de audio y/o hápticas se pueden combinar con una inyección o implantación de una composición (por ejemplo, proteína sensible a la luz) o un dispositivo (por ejemplo, una fibra óptica integrada y fuente de luz de estado sólido).
Datos experimentales
Las oscilaciones gamma disminuyen durante SWR hipocámpica en ratones 5SFAD temprano en la enfermedad
Se han observado deficiencias en gamma en múltiples regiones cerebrales en varios trastornos neurológicos y psiquiátricos incluyendo una reducción en la sincronización gamma espontanea en pacientes humanos con EA. Curiosamente, también se ha encontrado gamma espontanea reducida en dos modelos de ratón de EA (un ratón Tg de proteína precursora amiloidea humana (hAPP) y un ratón con el alelo de la apolipoproteína E4 (APOE4) insertado) in vivo y en estudios de secciones in vitro en otro modelo de ratón (ratón Tg CRND8). Sin embargo, no está claro si las oscilaciones gamma están alteradas en otros modelos de ratón de EA, si se produce temprano en la evolución de la enfermedad, y si la alteración gamma afecta a la evolución de la enfermedad.
Para abordar estas preguntas, se registró la actividad neural de ratones 5XFAD de comportamiento despierto, un modelo bien establecido de EA que porta cinco mutaciones de EA familiar. En particular, los ratones 5XFAD expresan cinco alelos diferentes de EA familiar incluyendo APP KM670/671NL (Sueco), APP 1716V (Florida), APP V7171 (Londres), PSEN1 M146L (A>C), y PSEN1 L286V. Por tanto, se usaron ratones 5XFAD como un modelo de patología amiloide de EA. En algunas formas de realización, la actividad neural se registra de los ratones a aproximadamente 3 meses de edad, cuando tienen niveles elevados de Aβ, pero antes del inicio de la acumulación de placa principal y manifestación de deficiencias de aprendizaje y memoria. La figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra un ratón corriendo a través de un laberinto lineal virtual en una cinta esférica según algunas formas de realización. Los ratones con alimento restringido pueden recibir recompensas por correr de un lado a otro mediante un laberinto lineal virtual en una cinta esférica.
Se puede registrar actividad neural de la subregión CA1 hipocámpica. Las figuras 2A y 2B son rastros eléctricos registrados de CA1 hipocámpica e ilustran oscilaciones theta y ondulaciones de ondas agudas (SWR) según algunas formas de realización. En algunas formas de realización, las oscilaciones gamma en CA1 pueden estar presentes durante distintos periodos de actividad tal como, durante la carrera, cuando se observan oscilaciones theta (4-12 Hz), como se ilustra en la figura 2A, y durante el comportamiento quiescente y exploratorio, cuando se producen las SWR, como se ilustra en la figura 2B.
Se examinaron las densidades espectrales de energía durante las oscilaciones theta y no se encontraron diferencias claras en energía gamma lenta (intervalo de 20 Hz a 50 Hz) entre ratones 5XFAD y hermanos WT. Las figuras 3A y 3B son gráficos que ilustran la media y desviación estándar de espectro de energía normalizado y densidades espectrales de energía normalizadas durante periodos theta en ratones Tg 5XFAD y WT de tres meses de edad según algunas formas de realización. La figura 3A ilustra la media y desviación estándar de espectro de energía normalizado durante periodos theta en ratones 5XFAD (n = 6 ratones) y WT (n = 6 ratones) de tres meses de edad. En algunas formas de realización, la densidad espectral de energía de cada animal se puede normalizar a su pico (en theta). La figura 3B ilustra las densidades espectrales de energía normalizadas durante periodos theta en ratones 5XFAD (n = 6 ratones) y WT (n = 6 ratones) de tres meses de edad.
Como una etapa posterior, en algunas formas de realización, se examinaron las oscilaciones gamma durante las SWR, oscilaciones de alta frecuencia de 150-250 Hz que duran aproximadamente 50-100 ms. Las SWR se asocian con estallidos de actividad de población durante los que se repiten los patrones de actividad de descarga a través del hipocampo. Trabajos anteriores han mostrado que gamma lenta se eleva durante las SWR y sincroniza a través de CA3 y CA1. Como resultado, las neuronas a través de estas subregiones del hipocampo es más probable que se activen juntas durante las SWR porque es más probable que las neuronas activen la fase cerrada a gamma. Se realizó un estudio en el que se identificaron las SWR (definidas como periodos cuando la energía en la banda de ondulación, de aproximadamente 150 Hz a aproximadamente 250 Hz, superaba cuatro desviaciones estándar por encima de la media) y los espectrogramas se representaron para examinar la energía a través de un intervalo de frecuencias durante estas sW r . En los espectrogramas, se pueden observar energía aumentada por encima de 100 Hz indicativa de las oscilaciones de alta frecuencia características de las SWR, así como energía aumentada por debajo de aproximadamente 50 Hz, indicativa de un aumento concurrente en energía gamma.
Las figuras 4A y 4B son espectrogramas que ilustran las SWR para un ratón WT y un ratón 5XFAD según algunas formas de realización. La figura 4A ilustra que espectrogramas desencadenados por SWR media para un ratón WT muestra un aumento en la banda gamma 402, durante las SWR 404 con frecuencias por debajo de 80 Hz agrandadas en el gráfico derecho. La figura 4B ilustra que espectrogramas desencadenados por SWR media para un ratón 5XFAD muestra un aumento en la banda gamma durante las SWR, aunque este aumento es menor que en el ratón WT como en ilustra en la figura 4A.
En algunas formas de realización, el estudio encontró que las frecuencias instantáneas de estas oscilaciones más lentas (intervalo 10-50 Hz, como se describe adicionalmente en el presente documento) eran una distribución unimodal centrada alrededor de 40 Hz. Las figuras 5A-5C son gráficos que representan la distribución de frecuencias gamma instantáneas durante las SWR según algunas formas de realización. La figura 5A ilustra la distribución de frecuencias gamma instantáneas durante las SWR para el mismo ratón mostrado en el pico de la figura 4A alrededor de 40 Hz (n = 370 SWR). La figura 5B ilustra que la distribución de frecuencias gamma instantáneas durante las SWR en ratones 5XFAD y WT muestran distribuciones alrededor de 40 Hz para cada sesión de registro, y la figura 5C ilustra la media y el error estándar de la media (EEM) a través de los animales (n = 820, 800, 679, 38, 1875, 57 ciclos gamma por sesión en seis animales 5XFAD y 181, 1075, 919, 1622, 51, 1860, 1903 ciclos gamma por sesión en seis animales WT).
En algunas formas de realización, estas oscilaciones gamma durante las SWR en ratones WT se compararon después a esas en compañeros de camada 5XFAD y se encontró una deficiencia en gamma durante las SWR: mientras la energía gamma aumentó desde el nivel basal durante las SWR en ratones 5XFAD, la energía gamma durante las SWR era significativamente menor en ratones 5XFAD que WT, como se describe adicionalmente en el presente documento.
La figura 6A es una serie de gráficos que representan la energía gamma con puntuación z como función del tiempo desde el pico de las SWR en ratones 5XFAD y WT, respectivamente, según algunas formas de realización. La figura 6A muestra la media y EEM, e ilustra aumentos de energía gamma durante las SWR relativo al nivel basal.
La figura 6B es un gráfico que representa la distribución acumulada de energía gamma durante las SWR en ratones 5XFAD y WT según algunas formas de realización. La distribución acumulada de energía gamma durante las SWR muestra aumentos significativamente menores en ratones 5XFAD que WT (prueba del orden, p < 10-5; n = 2166 SWR en seis ratones 5XFAD y 3085 SWR en seis ratones WT; mediana de puntuación z 1,02 (0,39-1,87, 25°-75° percentiles) en ratones 5XFAD y mediana de puntuación z 1,18 (0,53-2,15, 25°-75° percentiles) en ratones WT).
Las figuras 6C y 6D son gráficos que representan la distribución acumulada de la energía gamma con puntuación z durante los 100 ms alrededor del pico de las SWR para ratones WT 606 y ratones 5XFAD 608 y la media y EEM (sombreada) a través de animales (n = 514, 358, 430, 22, 37 SWR por sesión en seis animales 5X fAd y 82, 311, 370, 776, 18, 710, 818 SWR por sesión en seis animales WT) según algunas formas de realización.
La figura 6E es un gráfico que representa la distribución acumulada de energía gamma con puntuación z durante los 100 ms alrededor de los picos de las SWR grandes (umbral de detección mayor de 6 desviaciones estándar por encima de la media) en ratones WT 614 y ratones 5XFAD 616 según algunas formas de realización. Se realizaron pruebas del orden en todo para datos que no estaban normalmente distribuidos, como se describe adicionalmente en el presente documento. La figura 6E muestra aumentos significativamente menores en ratones WT 614 y ratones 5XFAD 616 (prueba del orden, p < 10-5; n = 1000 SWR en seis ratones 5XFAD y 1467 SWR en seis ratones WT).
En algunas formas de realización, la descarga estaba modulada por fase por estas oscilaciones gamma en ambos grupos, sin embargo, la modulación de la descarga por fase gamma era más débil en animales 5XFAD que en WT. El estudio encontró que la profundidad de la modulación puede ser significativamente menor en animales 5XFAD que en WT.
La figura 7A es un gráfico que representa una fracción de descargas como función de la fase de oscilación gamma, y la figura 7B es un gráfico que representa la profundidad de la modulación de la descarga durante las SWR como función de fase gamma durante las SWR en ratones 5XFAD (n = 6 ratones) y WT (n = 6 ratones) de tres meses de edad según algunas formas de realización (prueba del orden, remuestreo por bootstrap, p < 10-5, que es significativa cuando se controla para múltiples comparaciones, n = 2500 distribuciones de descarga-fase gamma en 5XFAD y 3000 distribuciones en WT, profundidad de la modulación mediana 0,35 (0,21-0,44, 25°-75° percentiles) en ratones 5XFAD y profundidad de modulación mediana 0,38 (0,29-0,47, 25°-75° percentiles) en ratones WT). Las barras de error indican media /- EEM. El gráfico 704 ilustra un histograma de la profundidad de la modulación de descarga.
Las figuras 7C y 7D son gráficos que ilustran la fracción de descargas en CA1 del hipocampo durante las SWR como función de la fase de oscilaciones gamma en animales 5XFAD y WT para cada animal y la media y EEM a través de los animales (n = 2475, 1060, 3092, 25, 6521, 123 descargas durante las SWR por sesión en seis animales 5XFAD y 360, 4741, 1564, 2961, 88, 3058, 4270 descargas durante las SWR por sesión en seis animales WT) según algunas formas de realización.
La figura 7E es un gráfico que representa la fracción de descargas como función de la fase de oscilación gamma, y la figura 7F es un gráfico que representa la profundidad de la modulación de descarga durante las SWR grandes (umbral de detección mayor 6 desviaciones estándar por encima de la media, como se describe adicionalmente en el presente documento) en ratones 5XFAD (n = 6 ratones) y WT (n = 6 ratones) de tres meses de edad (prueba del orden, remuestreo por bootstrap, un asterisco significa p < 10'10, n = 2500 distribuciones de descarga-fase gamma en 5XFAD y 3000 distribuciones en WT) según algunas formas de realización. Las barras de error indican media /- EEM.
El estudio también encontró que puede haber menos SWR por tiempo en periodos no theta en ratones 5XFAD comparado con WT (prueba del orden, p < 10'5, n = 634 periodos no theta en seis ratones 5XFAD y 750 periodos no theta en seis ratones WT, mediana 0,07 Hz (0-0,17, 25°-75° percentiles) en ratones 5XFAD y mediana 0,12 Hz (00,24, 25°-75° percentiles) en ratones WT), lo que reduce más los periodos cuando la energía gamma está elevada como se ha divulgado anteriormente).
Las figuras 8A y 8B son gráficos que representan la velocidad de SWR por periodo no theta en ratones 5XFAD 802 y ratones WT 804 para cada animal (Fig. 8A) y todos los animales combinados (Fig. 8B) según algunas formas de realización (prueba del orden p < 10'10, n = 117, 210, 151, 55, 100, 1 periodos no theta por sesión en seis animales 5XFAD y 80, 68, 115, 95, 15, 159, 218 periodos no theta por sesión en seis animales WT). Estos resultados revelan deficiencias en oscilaciones gamma y modulación de la descarga en CA1 del hipocampo en un modelo de ratón de EA antes del desarrollo de la acumulación de placa amiloide principal y evidencia de deficiencias cognitivas.
La estimulación optogenética de interneuronas FS-PV a frecuencia gamma impulsa las oscilaciones gamma en la región CA1 del hipocampo
La observación de deficiencias gamma durante las SWR pronto en la evolución de la enfermedad en este modelo de ratón de EA da lugar a la pregunta de si las oscilaciones gamma podrían afectar la patofisiología molecular y celular de EA. Para probar esto, las oscilaciones gamma se impulsaron optogenéticamente expresando ChR2 de una manera dependiente de Cre usando un virus adenoasociado (Aa V) con marco abierto de lectura con doble sitio flox invertido (DIO) ChR2-EYFP en interneuronas FS-PV en CA1 de hipocampo de ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre de 2,5 meses de edad. Se realizó un estudio para determinar si la inducción genética de oscilaciones gamma hipocámpicas en ratones afecta la patología molecular en un modelo de ratón de EA. Las oscilaciones gamma del hipocampo se indujeron genéticamente en ratones WT y 5XFAD con comportamiento despierto.
Se generó un virus adenoasociado (es decir, un virus AAV5) con un marco abierto de lectura, con doble sitio flox, invertido (DIO) ChR2 acoplado a la proteína fluorescente amarilla mejorada (EYFP) dirigida por el promotor EF1a. La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra un vector vírico (es decir, AAV5-DIO-ChR2-EYFP) para regular la activación de un tipo celular específico en el cerebro de un sujeto según algunas formas de realización. La expresión vírica estaba dirigida a la región CA1 del hipocampo de una manera específica de tipo celular. En presencia de la recombinasa Cre, una de las dos variantes loxP incompatibles se invierte para permitir la expresión de ChR2.
La región CA1 del hipocampo de ratones 5XFAD se infectó con la construcción AAV-DIO-ChR2-EYFP o una EYFp solo usando un método de inyección vírica estereotáxico que permite el direccionamiento regional preciso de la infección vírica. En una forma de realización, en el momento de la inyección, una férula que contiene un cable de fibra óptica (barra blanca) se colocó aproximadamente 0,3 mm por encima de la región cerebral objetivo. Después de dos semanas, que proporcionaron tiempo para que el ratón se recuperara y el virus se expresara en las células PV, las interneuronas de CA1 se manipularon optogenéticamente.
Las figuras 10A y 10B son diagramas esquemáticos que ilustran la administración de una señal a la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. En la figura 10A, se muestra un ratón corriendo en una bola a través de un laberinto mientras experimenta estimulación gamma a través de optogenética en el hipocampo según algunas formas de realización. Como se muestra en las figuras 10A y 10B, la flecha 1000 indica la luz azul que parpadea a aproximadamente 40 Hz para activar la región cerebral.
En el ejemplo, un láser DPSS de 200 mW 493 nm se conectó a un cable de conexión con un conector de canal de fibra/contacto físico en cada extremo. Durante el experimento, se administró aproximadamente 1 mW de estimulación óptica durante aproximadamente una hora. Más específicamente, se administró luz azul (por ejemplo, 473 nm) a varias frecuencias, incluyendo theta (por ejemplo, aproximadamente 8 Hz), gamma (por ejemplo, aproximadamente 40 Hz), y también aleatoriamente a aproximadamente 40 Hz a través de una fibra óptica colocada justo encima de la región CA1 del hipocampo. En algunas formas de realización, se ensayaron condiciones de no estimulación. La condición theta sirvió como un control de frecuencia, y la condición aleatoria controló para especificidad de ritmicidad según algunas formas de realización.
Después de completar la estimulación de una hora, el tejido cerebral se disecó y congeló a -80°C para tinción y análisis de enzimoinmunoanálisis de adsorción (ELISA). La figura 11 es una imagen de inmunofluorescencia que ilustra la inmunotinción de tejido neural en un sujeto con ChR2 y DAPI según algunas formas de realización. En el ejemplo, la figura 11 muestra la tinción de DAPI (núcleos) y ChR2 en el hipocampo.
La figura 12A es una imagen de inmunofluorescencia que ilustra ChR2-EYFP expresada en interneuronas PV+ según algunas formas de realización. La figura 12A muestra que ChR2-EYFP se expresó fuertemente en interneuronas PV+ en CA1 de ratones 5XFAD/PV-Cre de tres meses de edad (barra de escala = 100 pm). La figura 12B es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustra la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-EYFP y anti-PV en CA1 de 5XFAD/PV-Cre de tres meses de edad que expresa AAV DIO ChR2-EYFP que muestra expresión de EYFP solo en células PV+ (barra de escala = 50 pm). Para comparar ratones 5XFAD y WT, ChR2 se expresó en interneuronas FS-PV en compañeros de camada negativos para 5XFAD. Como control para los efectos no específicos de la estimulación luminosa, se usaron ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre que expresan AVV-DIO, que contenía EYFP solo. En estos ratones, con unos antecedentes genéticos y condiciones de administración de luz idénticos, la administración de luz no produce estimulación optogenética. En algunas formas de realización, se eligieron las interneuronas FS-PV a 40 Hz por dos razones. Primero, estudios previos han mostrado que impulsar interneuronas FS-PV a 40 Hz producía las mayores respuestas de LFP. Segundo, en algunas formas de realización, se encontraron deficiencias en gamma durante las SWR, y las frecuencias gamma instantáneas durante las SWR formaban una distribución centrada alrededor de 40Hz como se ilustra en las figuras 5A-5C. En algunas formas de realización, para registros electrofisiológicos, periodos de estimulación a 40 Hz se intercalaron con periodos de no estimulación o periodos con estimulación administrada a un intervalo aleatorizado seleccionado de una distribución de Poisson centrada en 40 Hz como se describe adicionalmente en el presente documento.
Las figuras 13A y 13B incluyen un diagrama esquemático de un estudio, un rastro eléctrico de un potencial de campo local, y densidad espectral de energía de interneuronas FS-PV según algunas formas de realización. Con respecto a la figura 13A, 1302 es un rastro eléctrico de un potencial de campo local en CA1 antes y durante el impulso optogenético a 40 Hz de interneuronas FS-PV. El gráfico 1304 ilustra la media y desviación estándar de la densidad espectral de energía durante la estimulación a 40 Hz, estimulación aleatoria (estimulación con un intervalo aleatorizado seleccionado de una distribución de Poisson centrada en 40 Hz), o sin estimulación de interneuronas FS-PV en CA1 (n = cuatro ratones 5XFAD y tres WT). La figura 13B ilustra la densidad espectral de energía durante la estimulación a 40 Hz 1306, estimulación aleatoria 1308 o sin estimulación de interneuronas FS-PV en CA1 para cada ratón (n = cuatro ratones 5XFAD con 169, 130, 240, 73 periodos de 40 Hz, 143, 129, 150, 72 aleatorios, y 278, 380, 52, 215 sin estimulación por animal; y n= tres ratones WT con 65, 93, 91, periodos de 40 Hz, 64, 93, 90 aleatorios y 187, 276, 270 sin estimulación por animal). Administrar 1 ms de pulsos de luz de 473 nm a 40 Hz produjo energía aumentada a 40 Hz en los LFP como se ilustra en la figura 13A y en el gráfico 1306 de la figura 13B, mientras la estimulación aleatoria no produjo energía aumentada a 40 Hz, como se ilustra en la figura 13A y en el gráfico 1308 de la figura 13B.
Además, en algunas formas de realización, los pulsos de luz eficazmente impulsan descargas 2-3 ms después del inicio de la luz, y las descargas por pulso eran similares en condiciones tanto aleatorias como a 40 Hz. Las figuras 14A y 14B incluyen un rastro eléctrico sin procesar, el rastro filtrado para descargas después de estimulación optogenética, y gráficos de probabilidad de descarga después del inicio de un pulso láser de 1 ms según algunas formas de realización. La figura 14A ilustra un ejemplo de rastro sin procesar 1402 y el rastro filtrado para descargas (300-6000 Hz) 1404 después de la estimulación optogenética 1406. El gráfico 1408 ilustra un histograma de descargas por pulso después del inicio del pulso láser de 1 ms durante la estimulación a 40 Hz, estimulación aleatoria o sin estimulación (n = 345762 veces de estimulación a 40 Hz, 301559 estimulación de pulso aleatorio y 32350 sin estimulación al menos 500 ms separado de 552 periodos de estimulación a 40 Hz, 543 de estimulación aleatoria y 1681 sin estimulación en cuatro ratones 5XFAD y tres WT). La figura 14B muestra la probabilidad de descarga después del inicio de un pulso láser de 1 ms en respuesta a estimulación a 40 Hz 1412, estimulación aleatoria 1414 o sin estimulación 1410 con un aumento en descargas aproximadamente 2-3 ms después del inicio del pulso láser (n = cuatro 5XFAD con 87, 130, 8, 73 periodos de estimulación a 40 Hz, 85, 129, 5, 72 de estimulación aleatoria, y 251, 379, 15, 215 sin estimulación por animal; y n = tres WT con 65, 93, 91 periodos de estimulación a 40 Hz por animal, 64, 93, 90 periodos de estimulación aleatoria por animal, y 187, 277, 270 periodos sin estimulación por animal). Las barras de error muestran la media /- EEM.
Por tanto, las oscilaciones a 40 Hz en CA1 fueron eficazmente impulsadas a través de estimulación optogenética de interneuronas FS-PV. Estudios previos han mostrado que los niveles del péptido Aβ estaban elevados después de aumentos en actividad neural y reducidos después de silenciamiento de la actividad neural. En algunas formas de realización, la condición de estimulación aleatoria se usó para controlar los cambios globales en actividad de descarga causada por estimulación. En algunas formas de realización, las velocidades de activación multiunidad se compararon durante periodos intercalados de estimulación a 40 Hz y aleatoria y no se encontraron diferencias significativas entre las velocidades de activación en estas condiciones.
La figura 15A es un histograma que ilustra la diferencia en velocidades de activación entre periodos de estimulación a 40 Hz y estimulación aleatoria según algunas formas de realización. La figura 15A muestra que ambos tipos de estimulación provocan cantidad similar de actividad de descarga (prueba del orden con signo de Wilcoxon para mediana cero, p > 0,6, n = 538 periodos de estimulación de cuatro ratones 5XFAD y tres WT, “n.s.” indica no significativo). Prueba del orden con signo de Wilcoxon para mediana cero de la distribución de diferencias entre velocidades de activación durante estimulación a 40 Hz y aleatoria para todos los ratones juntos p > 0,6: mediana -1,75 x 10'5 Hz (-1,28-1,18 Hz, 25°-75° percentiles) n = 538 periodos de estimulación.
La figura 15B es un gráfico de barras que ilustra las velocidades de activación multiunidad por periodos de estimulación a 40 Hz 1512, estimulación aleatoria 1514 y sin estimulación 1510 para cada animal (pruebas del orden para cada animal, tres ratones WT y cuatro 5XFAD, p > 0,09, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 87, 130, 8, 65, 93, 91, 73 periodos de estimulación a 40 Hz y 85, 129, 5, 64, 93, 90, 72 periodos de estimulación aleatoria por ratón). Los gráficos de caja y bigote muestran la mediana (líneas blancas en la caja) y cuartiles (partes superior e inferior de la caja). En todos los animales las velocidades de activación entre la estimulación a 40 Hz y aleatoria no fueron significativamente diferentes lo que muestra que la condición de estimulación aleatoria sirve como control para la actividad de descarga (pruebas del orden para cada animal, tres ratones WT y cuatro 5XFAD, p > 0,09, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 87, 130, 8, 65, 93, 91, 73 periodos de estimulación a 40 Hz y 85, 129, 5, 64, 93, 90, 72 periodos de estimulación aleatoria por animal). Si la estimulación a 40 Hz produjo hiperactividad neuronal relativa a la no estimulación también se examinó. En la mayoría de los animales, las velocidades de activación entre estimulación a 40 Hz o aleatoria y sin estimulación no fueron significativamente diferentes (pruebas del orden para cada animal, 2 WT y dos 5XFAD, p > 0,25, n = 8, 93, 91, 73 periodos de estimulación a 40 Hz y 15, 277, 270, 215 periodos basales por animal) o las velocidades de activación durante la estimulación a 40 Hz o aleatoria fueron menores que durante la no estimulación (pruebas del orden para cada animal, 1 WT y 15XFAD, p < 10-5, que es significativo, cuando se corrige para realizar múltiples comparaciones, n = 130, 65 periodos de estimulación a 40 Hz y 379, 187 periodos de estimulación basales por animal) lo que indica que la estimulación a 40 Hz no produjo hiperactividad neuronal. En un animal hubo significativamente más actividad con estimulación a 40 Hz o aleatoria que durante el nivel basal (prueba del orden para 1 ratón 5XFAD, p < 10-5, n = 87 periodos de estimulación a 40 Hz y 251 periodos de estimulación basal por animal). Por tanto, en seis de siete animales no hay evidencia de que la estimulación optogenética a 40 Hz de interneuronas FS-PV produzca hiperactividad. Por tanto, en algunas formas de realización mientras la condición aleatoria no indujo oscilaciones gamma, produjo cantidades similares de actividad de descarga multiunidad como se ilustra en la figura 15A.
La figura 16A es un rastro eléctrico registrado de un hipocampo de un sujeto durante un aumento específico de frecuencia en la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. Más específicamente, la figura 16A se registró del hipocampo de un sujeto durante el aumento específico de frecuencia en la estimulación de las FS-PV+ (es decir, la condición gamma) según algunas formas de realización.
La figura 16B es un gráfico de densidad espectral de energía que ilustra un aumento específico de frecuencia en la energía potencial de campo local en la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. En particular, el gráfico de densidad espectral de energía en la figura 16B verifica la especificidad de la estimulación. La energía de potencial de campo local (LFP) aumentó solo en la banda de 40 Hz 1600 durante la condición de estimulación gamma cuando las FS-PV+ son activadas por pulsos de luz azul a 40 Hz (n = 4 ratones por grupo). Ni las condiciones basales ni de estimulación aleatoria mostraron aumento a esta frecuencia 1600.
La estimulación gamma redujo la producción de Ap en la región CA1 del hipocampo
La acumulación de Aβ puede iniciar múltiples sucesos neurotóxicos para patología de EA. Por tanto, en algunas formas de realización, la estimulación gamma afecta en conjunto los niveles de péptido Aβ en ratones 5XFAD se examinaron. Se usaron ratones que tenían tres meses de edad porque no están presentes placas en el hipocampo en este estadio en estos ratones, lo que permite que se investigue la dinámica de Aβ soluble independiente de la carga de placa. En algunas formas de realización, se encontró que una hora de estimulación de las interneuronas FS-PV redujo AP1-40 en el 53,22% y AP1-42 en el 44,62% en el grupo de 40 Hz comparado con el grupo control de EYFP en la región CA1 del hipocampo, medido por análisis de ELISA de Aβ.
Las figuras 17A y 17B son gráficos de barras que representan los niveles relativos de AP1-40 y AP1-42 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre por ANOVA unidireccional agrupando todos los ratones juntos según algunas formas de realización (n = 8 ratones EYFp y 7 ratones de 40 Hz para Aβ-Mü, n = 4 ratones por grupo para AP1-42). El gráfico de barras en la figura 17A representa niveles relativos de AP1-40 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en cada condición de estimulación. Los círculos 1702 superpuestos en las barras en los gráficos de barras indican puntos de datos individuales en cada grupo (n = 8 EYFP, n = 740 Hz, n = 48 Hz, n = 6 aleatorio, ratones 5XFAD/PV-Cre por grupo). La notación “n.s.” 1704 indica no significativo, el asterisco 1706 indica p < 0,05, los dobles asteriscos 1708 indican p < 0,001 por ANOVA unidireccional para todos los gráficos de barras en esta figura. La figura 17B representa niveles relativos de AP1-40 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en cada condición de estimulación (n = 4 EYFP, n = 4 40 Hz, n = 3 8 Hz, n = 3 aleatorio, ratones 5XFAD/PV-Cre por grupo). Las figuras 17A y 17B muestran la media y EEM.
La tabla 1 (a continuación) representa valores de concentración cruda (pg/ml) significativamente diferentes p < 0,05 por la prueba de la t de Student, cuando se comparan ratones de la misma camada que reciben diferentes condiciones. La tabla 1 muestra niveles crudos de AP1-40 y mental.
Tabla 1
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
En algunas formas de realización, se realizaron un conjunto exhaustivo de experimentos control para determinar si el efecto era específico a la frecuencia, tipo celular y/o ritmicidad. Para determinar la especificidad de frecuencia, interneuronas FS-PV de los ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre se impulsaron a 8 Hz y no se observó cambio en los niveles de Aβ. Después las interneuronas FS-PV se impulsaron aleatoriamente y el efecto era específico a la estimulación rítmica. En efecto, los niveles de amiloide no se redujeron después de la estimulación aleatoria y, de hecho, Aβ i-40 en su lugar aumento en el 230,1% y A p i-42 en el 133,8% (véase, por ejemplo, las figuras 17A y 17B, p < 0,01 por ANOVA unidireccional agrupando todos los ratones juntos, n = 8 ratones EYFP y n = 4 ratones aleatorios para AP1-40, n = 3 ratones por grupo para AP1-42. Los ratones de la misma camada que recibieron diferentes condiciones se compararon y se observaron significativamente diferentes p < 0,01 por la prueba de la t de Student).
Por último, se ensayó la especificidad de tipo celular del efecto al estimular a 8 Hz y 40 Hz en neuronas excitadoras CamKII+ en CA1 hipocámpica usando ratones bitransgénicos 5XFAD/aCamKII-Cre. Las figuras 18A y 18B son gráficos de barras que representan los niveles relativos de AP1-40 y AP1-42 de CA1 de 5XFAD/aCamKII-Cre por ANOVA unidireccional según algunas formas de realización. La figura 18A representa los niveles relativos de AP1-40 de CA1 de 5XFAD/aCamKII-Cre en cada condición de estimulación. Los círculos 1802 superpuestos en las barras en los gráficos de barras indican puntos de datos individuales en cada grupo (n = 6 40 Hz, n = 3 8 Hz, n = 3 aleatorio, ratones 5XFAD/aCamKII-Cre por grupo, la notación “n.s.” 1804 indica no significativo, los asteriscos 1806 indican p < 0,001 por ANOVA unidireccional).
La figura 18B representa los niveles relativos de AP1-42 de CA1 de 5XFAD/aCamKII-Cre en cada condición de estimulación (n = 3 ratones aCamKII-Cre por grupo). En algunas formas de realización, se encontró que impulsar neuronas excitadoras CamKII+ a 8 Hz o 40 Hz no produjo diferencias significativas en los niveles de AP1-40 y AP1-42 (véase, por ejemplo, las figuras 18A y 18B, derecha, p > 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 6 ratones de 40 Hz y 3 ratones de 8 HZ (AP1-40), n = 3 ratones por grupo (AP1-42). Si los ratones de la misma camada que recibieron diferentes condiciones se comparan, no son significativamente diferentes p > 0,05 por la prueba de la t de Student). De forma similar a los ratones 5XFAD/PV-Cre, impulsar neuronas CamKII+ con estimulación aleatoria también produjo un aumento del 257,6% de AP1-40y un aumento del 133,3% de AP1-42 (véase, por ejemplo, las figuras 18A y 18B, derecha, p < 0,001 por ANOVA unidireccional, n = 5 ratones de 40 Hz y 3 ratones aleatorios para AP1-40, n = 3 ratones por grupo para AP1-42. Si los ratones de la misma camada que recibieron diferentes condiciones se comparan entonces AP1-40 es significativamente diferente p < 0,001 por la prueba de la t de Student y AP1-42, p = 0,13 por la prueba de la t de Student).
Por tanto, la reducción de los niveles de péptido AP después de la estimulación a 40 Hz puede ser específica a impulsar interneuronas FS-PV. En algunas formas de realización, para confirmar estos hallazgos por ELISA con inmunohistoquímica, se realizó marcaje de AP usando el anticuerpo específico de extremo C-terminal de P-amiloide que no da reacción cruzada con APP en CA1.
La figura 19A es una serie de imágenes que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-AP y anti-EEA1 en la región CA1 hipocámpica según algunas formas de realización. En particular, la figura 19A es una serie de imágenes que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-AP1902 (D54D2) y anti-EEA1 1904 (610457) en región CA1 hipocámpica de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria (barra de escala = 50 pm). La figura 19B es una serie de gráficos de barras que representan la inmunorreactividad relativa de AP normalizada a EYFP según algunas formas de realización. En particular, la figura 19B ilustra la inmunorreactividad relativa de AP normalizada a EYFP (n = 4 ratones por grupo, 1908 indica p < 0,05 y 1920 indica p < 0,01 por ANOVA unidireccional).
La figura 20A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-AP en la región CA1 hipocámpica de 5XFAD/PV-Cre según algunas formas de realización. En particular, la figura 20A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-AP 2002 (12F4) en la región CA1 hipocámpica de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación de EYFP, 40 Hz y aleatoria (barra de escala = 50 pm). La figura 20B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa de AP normalizada a EYFP según algunas formas de realización. En particular, la figura 20B ilustra la inmunorreactividad relativa de AP normalizada a EYFP (n = 4 ratones por grupo, 2004 indica p < 0,05 y 2006 indica p < 0,001 por ANOVA unidireccional). La intensidad del marcaje de AP se redujo en el 39,5% después de estimulación a 40 Hz de las interneuronas FS-PV en los ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre y aumentó significativamente en el 187,0% después de estimulación aleatoria, cuando se compara con el grupo EYFP (véase, por ejemplo, las figuras 19A, 19B, 20a , y 20B, p < 0,05 y p < 0,01 por ANOVA unidireccional, n = 4 ratones por grupo).
Las concentraciones amiloides cerebrales pueden depender de las velocidades de producción y depuración de AP. En algunas formas de realización, los péptidos AP se producen por corte proteolítico secuencial de APP por P- y ysecretasas. Cuando BACE1 corta la holoproteína APP, se pueden producir los CTF y los NTF de APP. En algunas formas de realización, para dilucidar cómo la estimulación a 40 Hz reducía los niveles de AP, se examinó el corte de APP afectado por gamma midiendo los niveles de los intermedios de corte de APP, los CTF y los NTF, después de estimulación de interneuronas FS-PV. Después de estimulación a 40 Hz, se encontró una reducción significativa de los CTF en el 18,6% después de estimulación a 40 Hz comparado con el grupo EYFP y en el 19,7% comparado con el grupo aleatorio (p < 0,05 y p < 0,01 por ANOVA unidireccional, n = 6 ratones por grupo).
La figura 21A es una inmunotransferencia representativa, según algunas formas de realización, que representa los niveles de APP (CT695), APP NTF (A8967), APP CTF (CT695) y P-actina (A5316) (control de carga) en CA1 en condiciones de estimulación EYFP, aleatoria y 40 Hz, un ratón por carril, con dos replicados biológicos de cada condición. La figura 21B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa de APP CTF según algunas formas de realización. En particular, la figura 21 B ilustra la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP CTF en condiciones a 40 Hz frente a EYFP y aleatorias (n = 6 ratones por grupo, un asterisco 2102 indica p < 0,05, y dos asteriscos indican p < 0,01 por ANOVA unidireccional). La figura 21C es una serie de inmunotransferencias que representan los niveles de APP de longitud completa 2106 (CT695), APP CTF 2108 (CT695) y p-actina 2112 (A53l6, control de carga) en CA1 según algunas formas de realización. En panicular, la figura 21C ilustra los niveles de APP de longitud completa 2106 (CT695), APP CTF 2108 (CT695) y p-actina 2112 (A5316, control de carga) en CA1 en condiciones de estimulación EYFP, aleatoria y 40 Hz, un ratón por carril, con dos replicados biológicos de cada condición.
La figura 22A es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP NTF en condiciones a 40 Hz frente a EYFP y aleatorias (n = 6 ratones por grupo, la notación “n.s.” 2204 indica no significativo y 2202 indica p < 0,05 por ANOVA unidireccional). La figura 22B es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa (normalizada a actina) de APP de longitud completa en condiciones EYFP, aleatoria y 40 Hz (n = 6 ratones por grupo por ANOVA unidireccional).
En algunas formas de realización, después de la estimulación a 40 Hz se encontró reducción significativa de los niveles de APP NTF en el 28,5% comparado con el grupo de EYFP y en el 28,2% comparado con el grupo aleatorio (véase, por ejemplo, las figuras 21A, 22A, y 21C, p < 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 6 ratones por grupo). Además, los niveles de APP de longitud completa parecían ser similares entre los varios grupos, lo que muestra que la disminución en Aβ no era debida a un cambio en los niveles de precursor (véase, por ejemplo, las figuras 21A, 22B, 21C, n = 6 ratones por grupo en experimentos de APP). En algunas formas de realización, debido a la abundancia relativamente alta de APP comparada con sus productos de corte en este modelo de ratón, los cambios en APP de longitud completa pueden ser difíciles de detectar.
En algunas formas de realización, el procesamiento de APP tiene lugar en la ruta de tráfico de vesículas, y trabajo anterior ha mostrado que APP se transporta a endosomas de reciclado después de la estimulación de actividad. Además, se han observado endosomas tempranos agrandados en tejido cerebral de pacientes de EA y en neuronas humanas derivadas de pacientes de EA. En algunas formas de realización, para probar si la estimulación gamma afectaba la abundancia de endosomas en los animales experimentales, se han caracterizado endosomas tempranos en CA1 después de estimulación a 40 Hz y aleatoria usando dos marcadores EEA1 (antígeno endosómico temprano 1) y Rab-5 (proteína relacionada con Ras codificada por el gen RAB5). La figura 23 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpo anti-Rab5 (ADI-KAβ-GP006-E) en ratones 5XFAD/PV-Cre de tres meses de edad en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria (barra de escala = 50 pm).
La figura 24A es un gráfico de barras que representa la inmunorreactividad relativa de EEA1 normalizada a EYFP, según algunas formas de realización (n = 4 ratones por grupo, un asterisco 2402 indica p < 0,05 y dos asteriscos 2402 indican p < 0,01 por ANOVA unidireccional). La figura 24b es un gráfico de barras que represente los niveles de intensidad relativa de Rab5 de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización (n = 3 ratones por grupos, tres asteriscos 2408 indican p < 0,001 por ANOVA unidireccional). En algunas formas de realización, la tinción de EEA1 produjo un patrón citoplásmico y de yuxtamembrana puntuado en cuerpos de células neuronales, típico para endosomas tempranos (véase, por ejemplo, la figura 19A). En algunas formas de realización, el marcaje de Rab5 principalmente se ha restringido a los cuerpos celulares y membrana plasmática, representado por puntos delgados, pequeños concentrados en los compartimentos endosómico y de membrana (véase, por ejemplo, la figura 23). En conjunto, el marcaje de endosomas tempranos de neuronas de CA1 demostró una disminución significativa en la intensidad de tinción tanto en EEA1 (39,7%) como en Rab5 (40,1%) después de estimulación a 40 Hz comparados con controles EYFP (véase, por ejemplo, las figuras 19A, 23, 24A, p < 0,05 y p < 0,001 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 3 ratones por grupo). En contraste, la estimulación aleatoria de interneuronas FS-PV aumentó la intensidad de tinción de EEA1 en el 122% comparado con los controles EYFP (véase, por ejemplo, las figuras 19A y 24A, p < 0,01 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 3 ratones por grupo). En algunas formas de realización, los cambios dependientes del tratamiento en la intensidad de tinción de EEA1 eran paralelos a esos de Aβ en CA1 (véase, por ejemplo, figuras 19A-B, 20A-B, 23 y 24A-B, p < 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 3 ratones por grupo). Estos resultados sugieren que además de los cambios observados en los CTF, la estimulación a 40 Hz altera EEA1 y Rab5, lo que indica diferencias en el procesamiento de endosomas general.
La figura 25A es un gráfico de barras que representa los niveles de la isoforma del péptido Aβ AP1-40 después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. En el experimento, una hora de estimulación optogenética de FS-PV+ a aproximadamente 40 Hz 502 disminuyó los niveles de Aβ1-40 en CA1 hipocámpica. La estimulación piramidal excitadora a 8 Hz 506 y la estimulación piramidal excitadora a 40 Hz 508 no afectó significativamente los niveles de Aβ1-40. La estimulación aleatoria a 40 Hz 504, y en particular estimulación piramidal excitadora aleatoria 510, aumentó significativamente los niveles de Aβ1-40 (n = 4-9 animales por grupo).
La figura 25B es un gráfico de barras que representa una disminución en la isoforma del péptido Aβ Aβ-M2 después de la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización. En el experimento, una hora de estimulación optogenética de FS-PV+ a aproximadamente 40 Hz 516 disminuyó los niveles de Aβ-M2 en CA1 hipocámpica (n = 2-4 animales por grupo). La estimulación a 8 Hz 520, estimulación piramidal excitadora a 40 Hz 522 y estimulación piramidal excitadora a 8 Hz 524 aumentó los niveles de Aβ1-42. La estimulación aleatoria a 40 Hz 518, y en particular la estimulación piramidal excitadora aleatoria 526, aumentó significativamente los niveles de Aβi-42).
La figura 25C es una serie de imágenes que ilustran un aumento en el nivel de APP de longitud completa 528, 534 (normalizado a actina 532) y una disminución del nivel de los CTF (por ejemplo, p-CTF) 530, 536 (normalizado a actina 532) después de la estimulación de un tipo celular específico en la región CA1 del hipocampo de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización. Comparado con la condición control a 40 Hz aleatoria, la estimulación de FS-PV+ a 40 Hz disminuyó los niveles de APP p-CTF y aumentó los niveles de APP de longitud completa (n = 4-6 animales por grupo). Puesto que p-CTF es un derivado de APP producido durante el corte amiloidogénico de APP por BACE1, niveles más altos de p-CTF representan producción aumentada de Aβ.
Las figuras 26A-26B son imágenes de inmunofluorescencia que ilustran los niveles de endosomas (basado en los niveles de EEA1) después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. En particular, una comparación de la figura 26B con la figura 26A muestra que la inducción de oscilaciones gamma mediante estimulación a 40 Hz de FS-PV+ reduce los niveles de EEA1 (un marcador para niveles de endosomas) comparado con estimulación de FS-PV+ aleatoria 900 medido por inmunofluorescencia (n = 3 ratones por grupo, p = 0,007). Los niveles disminuidos de endosomas en las células indican interacción disminuida entre APP y p-secretasa, que produce corte de APP y producción de Aβ disminuidos. Por tanto, el estudio mostró que, puesto que los niveles de endosomas aumentados indican procesamiento de APP aumentado y por tanto producción de Aβ, las oscilaciones gamma reducen la producción de AP en un modelo de ratón de EA.
La figura 27 es un gráfico de barras que representa los valores de intensidad media (normalizada a FAD) para las imágenes de inmunofluorescencia en las figuras 26A-26B después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización.
La estimulación gamma indujo transformación morfológica de microglía
En algunas formas de realización, para explorar más los efectos celulares y moleculares de la estimulación a 40 Hz de una forma objetiva, se realizó ARN-seq del genoma completo de tejido de CA1 hipocámpica después de una hora de estimulación de interneuronas FS-PV a 40 Hz, o sin estimulación (EYFP) de los ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre. En los experimentos de ARN-seq, se obtuvo una media de 26.518.345 lecturas de secuenciación de tres ratones estimulados y tres no estimulados. El análisis QC de los datos reveló un valor medio de 183 para proporción intrón/exón, un valor medio de 272 para proporción exón/intergénico, y un valor medio del 3,6% para el porcentaje de lecturas de ARN ribosómico. El análisis identificó 523 genes diferencialmente expresados (DEG), con 130 de ellos aumentados y 393 disminuidos en respuesta a estimulación a 40 Hz.
La figura 28 es un mapa de calor que presenta genes diferencialmente expresados determinados por ARN-seq del transcriptoma entero de la región CA1 hipocámpica de ratón con y sin estimulación a 40 Hz. Se calcularon valores de puntuación z normalizados para cada gen diferencialmente expresado (fila). Los colores representan niveles relativamente bajos y altos de expresión génica. La tabla 2 (a continuación) presenta 130 genes aumentados por estimulación de interneuronas FS-PV a 40 Hz (p < 0,05 usando software Cufflinks 2.2 (disponible de Trapnell Lab en la Universidad de Washington, Seattle, Washington, para ensamblar transcritos, estimar sus abundancias y ensayar expresión diferencial y regulación en muestras de ARN-seq)).
Tabla 2
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0001
La tabla 3 (a continuación) presenta 393 genes disminuidos por estimulación de interneuronas FS-PV a 40 Hz (p < 0,05 mediante software Cufflinks 2.2 (disponible de Trapnell Lab en la Universidad de Washington, Seattle, Washington)).
Tabla 3
Figure imgf000027_0002
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000030_0001
En algunas formas de realización, los genes aumentados tenían en general valores de expresión mayores que los genes disminuidos. La figura 29 es un gráfico de cajas que ilustra los valores de FPKM de genes aumentados y disminuidos en condiciones EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización. La caja muestra la mediana (líneas negras en la caja) y los cuartiles (partes superior e inferior de la caja), los bigotes representan valores mínimos y máximos, y los círculos representan valores atípicos. Los genes aumentados pueden haber estado muy enriquecidos en microglía. Específicamente, aproximadamente el 35% de todos los genes aumentados tuvo su expresión más alta en microglía (con aproximadamente el 19% en neuronas, aproximadamente el 17% en células endoteliales, aproximadamente el 14% en astrocitos, aproximadamente el 9% en oligodendrocitos mielinizantes, aproximadamente el 5% en células precursoras de oligodendrocitos, y aproximadamente el 1% en oligodendrocitos recién formados).
La figura 30 es un gráfico sectorial que ilustra patrones de expresión específicos de tipo celular de genes aumentados después de estimulación a 40 Hz según algunas formas de realización. Se calcularon los valores de FPKM de genes de datos de ARN-seq públicamente disponibles de diferentes tipos celulares de cerebro, incluyendo astrocitos, células endoteliales, microglía, oligodendrocitos mielinizantes (MO), neuronas, oligodendrocitos recién formados (NFo) y células precursoras de oligodendrocitos (OPC). Por tanto, el análisis de ARN-seq sugiere fuertemente que una hora de estimulación a 40 Hz de interneuronas FS-PV produjo una alteración del estado celular de microglia, que es significativo dada la evidencia acumulada que estas células desempeñan un papel en la patología de EA.
En algunas formas de realización, para explorar más los potenciales efectos de la estimulación a 40 Hz en la microglía, se compararon una serie de conjuntos de datos de ARN-seq públicamente disponibles de microglía, macrófagos periféricos, y neuronas en diferentes perturbaciones químicas y genéticas con las listas de genes de caracterización descritas en algunas formas de realización en el presente documento usando Gene Set Enrichment Analysis. La tabla 4 (a continuación) ilustra la significancia estadística basada en GSEA de la correlación entre genes aumentados o disminuidos por estimulación a 40 Hz y datos de ARN-seq específicos de neuronas, microglía y macrófagos públicamente disponibles con diferentes perturbaciones químicas y genéticas.
Tabla 4
Figure imgf000030_0002
De forma interesante, los cambios transcriptonómicos después de estimulación a 40 Hz fueron más similares a los debidos a actividad neural aumentada (por NMDA y bicuculina) y menos similares a los debidos a actividad de silenciamiento (por tetrodotoxina). Estos hallazgos apoyan además la observación de que la estimulación a 40 Hz de interneuronas FS-PV no disminuye la actividad neuronal. Además, los genes inmediatos tempranos Nr-4a1, Arc y Npas4 que se sabe que están aumentados por actividad neuronal, estaban elevados después de una hora de estimulación a 40 Hz mostrado tanto por ARN-seq como RT-qPCR. La figura 31 es un gráfico de barras que ilustra la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq según algunas formas de realización. El gráfico de barras muestra niveles relativos de ARN (cambio en veces) de condiciones de estimulación EYFP 3102 y 40 Hz 3104 (un asterisco indica p < 0,05, dos asteriscos indican p < 0,01 y tres asteriscos indican p < 0. 001 por la prueba de la t de Student, n = 3 ratones por grupo). Los genes disminuidos superiores fueron Grin4 y Camk2d (véase, por ejemplo, la figura 31, p < 0,05, n = 3 ratones por grupo).
Además, los resultados transcriptonómicos sugieren un estado más fagocítico de la microglía. En algunas formas de realización, los genes aumentados se correlación positivamente con cambios genómicos inducidos por el factor estimulante de colonias de macrófagos (MCSF) y factor estimulante de colonias de granulocitos (GCSF), ambos conocidos por fomentar la absorción de Aβ por microglía. Las figuras 32A y 32B son gráficos que ilustran las densidades espectrales de energía de potenciales de campo local registradas encima del cerebro durante la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización. Las figuras 32A y 32B no muestran aumento de energía a 40 Hz, por tanto, el efecto no es debido a los efectos fotoeléctricos en el equipo de registro o ruido eléctrico (n = 4, 2, 1, 1, 17, 42, 36, 55, 53 periodos de parpadeo a 40 Hz de 4 sesiones de registro en tres ratones 5XFAD que experimentan registros de la corteza visual y de 5 sesiones de registro en dos ratones 5XFAD y tres WT que experimentan registros hipocámpicos). Se muestran la media (línea sólida) y la desviación estándar (área sombreada) a través de los registros a la izquierda (Fig. 32A) y por animal a la derecha (Fig. 32B). Los registros con menos de 3 periodos de parpadeo 3202 produjeron densidades espectrales de energía más ruidosas que los registros con más datos 3204, pero ninguno mostró evidencias de picos a 40 Hz. En algunas formas de realización, se llevó a cabo RT-qPCR para validar los genes aumentados implicados en funciones de microglía conocidas. Se confirmó que los genes asociados con el atrapamiento de microglía incluyendo Cd68, B2m, Bst2, Icaml, y Lyz2, estaban aumentados en la región CA1 del hipocampo después de estimulación a 40 Hz.
La figura 33 es un gráfico de barras que representa la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq según algunas formas de realización. La figura 33 muestra niveles relativos de ARN (cambio en veces) en condiciones de estimulación EYFP 3302 y 40 Hz 3304 (un asterisco indica p < 0,05, y dos asteriscos indican p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 6 ratones por grupo). Otros genes aumentados notables incluían el regulador transcripcional enriquecido en microglía Irf7, el regulador de adhesión celular y migración Spp1, así como marcadores de proliferación de microglía C sflr y Csf2ra (véase, por ejemplo, la figura 33, p < 0,05, y p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 6 ratones por grupo). La RT-qPCR también mostró que los niveles de expresión de los genes proinflamatorios Il6, Il1b (Il1-p), Itgam (CD11-b) y un gen antiinflamatorio Igf1 no estaban cambiados (véase, por ejemplo, la figura 33, p > 0,05 por la prueba de la t de Student, n = 6 ratones por grupo). Por tanto, los resultados transcriptonómicos descritos en el presente documento sugieren que la estimulación neuronal a 40 Hz indujo la microglía a un estado que fomenta la absorción.
Dadas las observaciones de que la estimulación a 40 Hz aumentaba genes tanto relacionados con fagocitosis como con migración/adhesión celular, se examinaron las características morfológicas de la activación de microglía. En algunas formas de realización, se usó un anticuerpo que reconoce el marcador de microglía Iba1 para marcar microglía en secciones de CA1 hipocámpica de los ratones 5XFAD/PV-Cre después de 1 hora de estimulación a 40 Hz, aleatoria o sin estimulación (ratones EYFP). La figura 34 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Ibal 3402 (019-19741) y anti-Aβ 3404 (12F4) en la región CA1 hipocámpica de ratones 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria. Las imágenes se tomaron con objetivo 40x barra de escala = 50 pm). Las flechas indican señal Iba1/+Aβ en el cuerpo celular.
La figura 35A es un gráfico de barras que representa el número de microglía en condiciones EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). La figura 35B es un gráfico de barras que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado a EYFP en condiciones de estimulación EYFp , 40 Hz y aleatoria según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). La figura 35C es un gráfico de barras que representa la longitud media de prolongaciones o proyecciones primarias de microglía normalizada a EYFP en condiciones de estimulación EYFP, 40 Hz y aleatoria. La figura 35D es un gráfico de barras que representa el porcentaje de cuerpos celulares positivos para Iba1 (microglía) que también son positivos para Aβ en condiciones de estimulación EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). La notación “n.s.” 3502 indica no significativo, dos asteriscos 3504 indican p < 0,01, tres asteriscos 3506 indican p < 0,001, y cuatro asteriscos 3508 indican p < 0,0001 por ANOVA unidireccional.
Primero, se contó el número de microglía Iba1+ en 6 animales por condición y se observaron casi dos veces más células de microglía en el grupo de 40 Hz (15 células de microglía por región de interés (ROI) de 212,55 pm x 212,55 pm) comparado a la condición sin estimular EYFP (media de 8 células de microglía por ROI) (véase, por ejemplo, las figuras 34 y 35A, p < 0,01 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo) y comparada con la condición aleatoria (media de 10 células de microglía por ROI) (véase, por ejemplo, las figuras 34 y 35A, p < 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). Estudios previos pueden haber mostrado que dos características principales de microglía fagocítica son tamaño de cuerpo celular aumentado y longitud de prolongaciones disminuida, por tanto, se examinó cómo estas características estaban afectadas por la estimulación a 40 Hz. En algunas formas de realización, se midió el diámetro de cada cuerpo celular Iba1+ claramente marcado en el campo de visión. Se encontró que el diámetro del cuerpo de células de microglía aumentó en 135,3% después de estimulación a 40 Hz comparado con no estimulación y en el 138,7% comparado con la condición aleatoria (véase, por ejemplo, las figuras 34 y 35B, p < 0,0001 por ANOVa unidireccional, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). Se midió la longitud de las prolongaciones principales de microglía en cada condición y se observó una reducción del 54,0% en la longitud de prolongaciones principales de microglía en la condición de estimulación a 40 Hz comparado con los controles EYFP y una reducción del 38,5% comparado con la estimulación aleatoria (véase, por ejemplo, las figuras 34 y 35C, p < 0,0001 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). Estos hallazgos no estaban afectados por los niveles de Iba1 ya que no se observaron diferencias en la expresión de Iba1 entre condiciones en análisis de expresión génica descrito en presente documento (véase, por ejemplo, las tablas 2 y 3). Por tanto, el aumento en tamaño del cuerpo celular y disminución en la longitud de prolongaciones observado después de estimulación a 40 Hz son cambios morfológicos consistentes con un desplazamiento hacia un estado fagocítico para esta microglía. Tras la coinmunotinción con un anticuerpo contra Aβ (12F4, que no da reacción cruzada con APP), la potencial colocalización de Aβ en la microglía se evaluó como un medio para evaluar la absorción de Aβ por la microglía. La proporción del número de microglía con colocalización Aβ/Iba1 en el cuerpo celular (ImageJ, Fuji complemento de colocalización) respecto al número total de microglía aumentó en el 54,9% después de estimulación a 40 Hz comparado con los controles EYFP, y en el 50,3% comparado con las condiciones aleatorias, en el neuropilo de CA1 donde las células Iba1+ están principalmente localizadas (véase, por ejemplo, las figuras 34 y 35D, p < 0,001 por ANOVA unidireccional, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). El solapamiento de señal Iba1/Aβ en prolongaciones de microglía se excluyó para evitar incluir colocalización sin atrapamiento potencialmente aleatoria.
En algunas formas de realización, para proporcionar mejor resolución de la presencia de la señal de Aβ en la microglía, se crearon representaciones 3D de microglía de este tejido y videos de estas representaciones. La figura 36 es una serie de representaciones 3D formadas al fusionar imágenes de inmunofluorescencia de la figura 34 rotadas 0 grados 3602, -25 grados alrededor del eje Y 3604, y 30 grados alrededor del eje X 3606 según algunas formas de realización. Las imágenes se tomaron con objetivo 40x (barra de escala = 50 |jm). En conjunto, los análisis de expresión génica y morfológicos sugieren que la estimulación a 40 Hz afecta la actividad de microglía al aumentar el reclutamiento de células de microglía al sitio de estimulación y aumentar su actividad de atrapamiento, que lleva a una asociación aumentada con Aβ. De forma importante, en algunas formas de realización, no se encontró evidencia de pérdida neuronal midiendo el espesor de la capa celular de CA1 usando tinción nuclear con Hoechst. El volumen medio de CA1 no era significativamente diferente entre los grupos de estimulación EYFP y 40 Hz.
La figura 37A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con Hoechst en la región CA1 hipocámpica de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización. La figura 37B es un gráfico de barras que representa el espesor estimado de CA1 de 5XFAD/PV-Cre en condiciones de estimulación EYFP y 40 Hz según algunas formas de realización (n = 4 ratones por grupo, “n.s.” indica no significativo por la prueba de la t de Student).
A continuación, se evaluó la expresión génica diferencial en ratones 5XFAD infectados con el AAV-DIO-ChR2-EYFP y estimulados con estimulación de FS-PV+ a 40 Hz (TRATAR) o estimulación control (CTRL) por ARN-seq en todo el genoma de CA1 hipocámpica después de una hora de estimulación según algunas formas de realización. La figura 38A es un mapa de calor que muestra 523 genes diferencialmente expresados (DEG) determinados por ARN-seq del genoma entero de CA1 hipocámpica tras TRATAR o CTRL según algunas formas de realización. Cada fila en la figura 38A representa un DEG, y las columnas en la figura 38A representan los perfiles transcriptonómicos de tres animales control individuales y tres animales individuales tratados (FS=PV+ estimuladas a 40Hz).
La figura 38B es un gráfico que ilustra el solapamiento entre los DEG aumentados en la condición TRATAR en la figura 38A según algunas formas de realización. En la figura 38B, la inducción de oscilaciones gamma a través de estimulación a 40 Hz de FS-FV+ reduce los niveles de Iba1 comparado con la estimulación aleatoria de FS-FV+ medido por inmunofluorescencia (n = 3 ratones por grupo, p = 0,006). La figura 38B muestra que los genes aumentados en la condición TRATAR solapan significativa y específicamente con los genes de microglía aumentados por activación de microglía antiinflamatoria (es decir, genes MCSF). Los genes aumentaron en células de microglía a un nivel mayor que en astrocitos, células endoteliales, oligodendrocitos mielinizantes (MO), neuronas, oligodendrocitos recién formados (NFO) y células precursoras de oligodendrocitos (OPC). La tabla 5 (a continuación) presenta rutas de microglía/macrófagos para genes aumentados.
Tabla 5
Figure imgf000032_0001
Según algunas formas de realización, se realizó RT-qPCR para verificar dianas génicas específicas del conjunto de datos de ARN-seq. La figura 39 es un gráfico de barras que representa la verificación por RT-qPCR de dianas génicas específicas en el conjunto de datos de ARN-seq de la figura 38A según algunas formas de realización. En particular, la figura 39 muestra el cambio en veces (normalizado a GAPDH) de dianas génicas específicas en condiciones control y tratadas, incluyendo los genes CSF1, C s FIR, Il-6, Il1-beta, CD-11b, CYBA, Hmoxl, H2-K1, Lgals3 e Icaml.
La figura 40 es un gráfico que ilustra los procesos biológicos a los que se refieren los genes aumentados de la figura 38A según algunas formas de realización. De forma importante, los genes aumentados en la figura 40 están específicamente asociados con procesos inmunitarios. Los genes aumentados pertenecían a procesos biológicos inmunitarios incluyendo inmunidad adaptativa mediada por linfocitos, y procesos mediados por inmunoglobulinas. La figura 41 es un gráfico que ilustra los procesos biológicos a los que se refieren los genes disminuidos de la figura 38A según algunas formas de realización. Los genes disminuidos pertenecían a procesos biológicos incluyendo movimiento celular, señalización célula-célula, transmisión sináptica, comportamiento locomotor, y proyección de neuronas, como se muestra en la figura 41.
La figura 42A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran los niveles de Iba1 después de diferentes tipos de estimulación de la región CA1 del hipocampo de un sujeto según algunas formas de realización. La figura 42B es un gráfico de barras que representa los valores de intensidad media para las imágenes de inmunofluorescencia en la figura 42A según algunas formas de realización. La figura 42A muestra que los niveles de endosomas se reducen por aumento optogenético de ritmo gamma. La inducción de oscilaciones gamma mediante estimulación a 40 Hz de FS-PV+ redujo los niveles de EEA1 (un marcador para endosomas) medido por inmunofluorescencia (n = 3 ratones por grupo, p = 0,08). Los resultados mostraron que, puesto que los niveles aumentados de endosomas indican procesamiento aumentado de APP y por tanto producción de Aβ, las oscilaciones gamma reducen la producción de Aβ en el modelo de ratón de EA.
En conjunto los resultados del estudio mostraron que el restablecimiento o inducción de ritmos gamma recuperó la patología molecular en un modelo de ratón de EA. La reintroducción específica de tipo celular y temporalmente precisa de oscilaciones gamma mediante optogenética tanto redujo la generación como aumentó la depuración de las isoformas Aβ1-40 y AP1-42, péptidos que agregan para iniciar muchas cascadas degenerativas implicadas en la neuropatología de EA. Además, este tratamiento indujo rutas de señalización de microglía antiinflamatorias, contrarrestando mecanismos inmunitarios ligados a la neurodegeneración.
Según algunas formas de realización, se pueden inducir oscilaciones gamma específicas de tipo celular y temporalmente controladas en el hipocampo, la corteza visual, la corteza de barril, y/o la corteza auditiva sin optogenética.
La estimulación visual a frecuencia gamma impulsó no invasivamente oscilaciones gamma en la corteza visual
La reducción profunda de los niveles de Aβ por estimulación optogenética a 40 Hz llevó a explorar otras vías de inducir oscilaciones a 40 Hz en el cerebro para asegurar que este efecto no era de alguna manera específico a las manipulaciones optogenéticas o procedimientos invasivos. Con el fin de examinar si se podría usar luz parpadeante como un enfoque no invasivo para inducir oscilaciones a 40 Hz en la corteza visual, en algunas formas de realización, los animales se expusieron a periodos de parpadeos a 40 Hz o aleatorios, y luces encendidas continuas intercaladas con periodos de oscuridad.
La figura 43A es un diagrama esquemático que ilustra un ratón expuesto a estimulación a luz parpadeante según algunas formas de realización. Para determinar si esta luz parpadeante alteraba Aβ, los animales se expusieron a luz parpadeante a 40 Hz durante una hora, consistente con la duración de la estimulación optogenética que reducía Aβ como se describe en el presente documento. La luz parpadeante cubría el campo de visión entero de los animales. Como controles para los ensayos moleculares y celulares, se mantuvieron ratones 5XFAD de tres meses de edad en oscuridad constante durante tres días o se trataron durante una hora con luz constante o luces parpadeantes a 20 Hz, o luces parpadeantes a 80 Hz (véase, por ejemplo, la figura 43A).
La figura 43B incluye un rastro de potencial de campo local en la corteza visual antes y durante la luz parpadeante a 40 Hz y un gráfico de densidad espectral de energía según algunas formas de realización. Se indican la media (línea sólida) y la desviación estándar (área sombreada) de la densidad espectral de energía durante la luz parpadeante a 40 Hz 4302, luz parpadeante aleatoria 4304, u oscuridad 4306 en la corteza visual (n = 4 ratones 5XFAD de 5 sesiones de registros). Las figuras 43C-43F son gráficos que representan densidades espectrales de energía de potenciales de campo local en la corteza visual durante la luz parpadeante a 40 Hz, luz parpadeante aleatoria, oscuridad constante, y luz constante, respectivamente, para cada sesión de registro para cada ratón según algunas formas de realización (n = 5 registros de cuatro ratones 5XFAD con 47, 51, 61, 49, 16 periodos de parpadeo a 40 Hz, 47, 50, 64, 50, 16 de parpadeo aleatorio, 279, 302, 382, 294, 93 de oscuridad, y 47, 50, 64, 49, 15 de luz). En la corteza visual, se encontró que la luz parpadeante a 40 Hz aumentó la energía en los LFP a 40 Hz (véase, por ejemplo, las figuras 43B y 43C), mientras la luz parpadeante en intervalo aleatorio y la oscuridad no (véase, por ejemplo, las figuras 43B, 43 D y 43E).
La figura 44A es una serie de histogramas que representan la fracción de descargas en la corteza visual como función del tiempo durante cuatro ciclos de luz parpadeante a 40 Hz y un periodo equivalente de tiempo para luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización. La figura 44A ilustra un histograma de la fracción de descargas en la corteza visual como función del tiempo durante cuatro ciclos de luz parpadeante a 40 Hz 4402 o un periodo equivalente de tiempo de luz parpadeante aleatoria 4404 (n = cuatro ratones 5XFAd de cinco sesiones de registro, la barra indica la media y las barras de error indican el EEM a través de animales). La barra encima indica cuando la luz estaba encendida 4406 o apagada 4408. En algunas formas de realización, las descargas aumentaron y disminuyeron según la luz parpadeaba produciendo fase de descarga bloqueada a la frecuencia de 40 Hz durante la estimulación a 40 Hz (histograma 4402 en la figura 44A), pero no surgió una frecuencia clara durante la estimulación aleatoria (histograma 4404 en la figura 44A).
La figura 44B es una serie de rastros eléctricos de potenciales de campo local registrados por encima del cerebro durante la luz parpadeante según algunas formas de realización. En algunas formas de realización, no se encontró aumento de energía a 40 Hz durante el parpadeo a 40 Hz cuando se registró de solución salina justo por encima del cerebro, lo que muestra que este efecto no era debido a efectos fotoeléctricos o ruido eléctrico (véase, por ejemplo, la figura 32 y 44B). Como con la estimulación optogenética, el parpadeo aleatorio proporcionó un control para cambios globales en la actividad debido a la luz parpadeante.
La figura 45A es un histograma que ilustra la diferencia en velocidades de activación entre luz parpadeante a 40 Hz y luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización (n = 226 periodos de estimulación de cinco sesiones de registro en cuatro ratones 5XFAD). La figura 45B es un gráfico que ilustra velocidades de activación multiunidad en corteza visual durante periodos de luz parpadeante a 40 Hz, luz parpadeante aleatoria, oscuridad, y luz según algunas formas de realización. La figura 45B ilustra velocidades de activación multiunidad en corteza visual. Los gráficos de cajas y bigotes muestran la mediana (líneas blancas en la caja) y cuartiles (partes superior e inferior de la caja). En todos los animales las velocidad de activación entre condiciones de parpadeo a 40 Hz y parpadeo aleatorio no eran significativamente diferentes lo que muestra que la condición de estimulación aleatoria sirve como un control para actividad de descarga (pruebas del orden para cada una de las 5 sesiones de registro de cuatro ratones 5XFAD, p > 0,06, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 47, 51, 64, 49, 16 periodos de parpadeo a 40 Hz y 47, 50, 64, 50, 16 periodos de parpadeo aleatorio por registro). No hubo diferencias significativas en velocidades de activación entre condiciones de parpadeo a 40 Hz y luz lo que indica que la luz parpadeante a 40 Hz en general no produjo hiperexcitabilidad neuronal (pruebas del orden para cada una de las 5 sesiones de registro de cuatro ratones 5XFAD, p > 0,2 para 4 sesiones de registro, p < 0,01 para 1 sesión de registro, que no es significativo, cuando se corrige para realizar múltiples comparaciones, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 47, 51, 64, 49, 16 periodos de 40 Hz y 47, 50, 64, 50, 16 periodos de luz por registro). En una sesión, hubo más actividad en la estimulación a 40 Hz que en la condición de oscuridad. Las diferencias en las velocidades de activación multiunidad entre periodos de parpadeo a 40 Hz y aleatorios tendían a estar cerca de cero (véase, por ejemplo, 45A); y al comparar estos periodos en animales no se encontraron diferencias (véase, por ejemplo, la figura 45B, (pruebas del orden para cada una de las 5 sesiones de registro de cuatro ratones 5XFAD, p > 0,06, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 47, 51, 64, 49, 16 periodos de parpadeo gamma y 47, 50, 64, 50, 16 periodos de parpadeo aleatorio por registro).
La estimulación visual a frecuencia gamma disminuyó los niveles de Ap en la corteza visual
Dada la eficacia del método optogenético, se diseñó un tratamiento de reducción de amiloide no invasivo, traslacional. La figura 46A es un diagrama esquemático que ilustra un paradigma experimental según algunas formas de realización. Como se muestra en la figura 46A, un primer subconjunto de ratones modelo de EA se colocaron en una primera cámara 4600 con una luz intermitente a 40 Hz, y un segundo subconjunto de ratones modelo de EA se colocaron en una segunda cámara 4602 que se mantuvo oscura. Los animales en la primera cámara 4600 se expusieron a la luz intermitente a 40 Hz durante aproximadamente una hora.
Las figuras 46B y 46C son gráficos que ilustran además cambios en niveles basales de las isoformas del péptido Aβ AP-i -40 y AP1-42, respectivamente, después del paradigma experimental en la figura 46A según algunas formas de realización. La figura 46B muestra que la exposición a la luz a 40 Hz en la corteza visual V1 de ratones 5XFAD redujo significativamente los niveles de Aβ1-40 y AP1-42. Los niveles de Aβ1-40 y Aβ1-42 se representan como pg/ml (n = 6 animales por grupo).
Dado que la luz parpadeante a 40 Hz produce oscilaciones a 40 Hz en la corteza visual primaria y la inducción optogenética de oscilaciones a 40 Hz reduce los niveles de Aβ en el hipocampo, el fin era determinar si la luz parpadeante a 40 Hz podría reducir los niveles de Aβ en la corteza visual. Para estos experimentos, en algunas formas de realización, se usaron ratones 5XFAD de tres meses de edad presintomáticos. Los ratones se colocaron en una caja oscura y se expusieron a luz parpadeante a 40 Hz, luz constante encendida (luz) o luz constante apagada (oscuridad) durante una hora.
Las figuras 47A y 47B son gráficos de barras que representan cambios en los niveles basales de Aβ1-40 y AP1-42, respectivamente, en la corteza visual de 5XFAD en condiciones de oscuridad, luz, parpadeo a 40 Hz, parpadeo a 20 Hz, parpadeo a 80 Hz, parpadeo a 40 Hz con picrotoxina (PTX) y parpadeo aleatorio según algunas formas de realización (n = 12 ratones por grupo para oscuridad; n = 6 ratones por grupo para luz, parpadeo a 40 Hz, parpadeo a 20 Hz, parpadeo a 80 Hz, y PTX; n = 4 ratones por grupo para parpadeo aleatorio; “n.s.” indica no significativo, un asterisco indica p < 0,05 y dos asteriscos indican p < 0,001 por ANOVA unidireccional). Las figuras 47 y 47B muestran la media y EEM. Los círculos superpuestos en las barras en los gráficos de barras indican puntos de datos individuales en cada grupo. Después de una hora de exposición a la luz, se observó que los niveles de Aβ1-40 en la corteza visual se reducían en el 57,96% y los niveles de Aβ1-42 en el 57,97% comparados a la condición de oscuridad (medido por ELISA de Aβ, véase, por ejemplo, las figuras 47A y 47B, p < 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 6 ratones por grupo). Comparados con los controles con luz, los niveles de amiloide se redujeron en el 62,47% (AP1-40) y el 68,55% (AP1-42) después de una hora de parpadeo a 40 Hz (medido por ELISA de Aβ, véase, por ejemplo, la figura 47, p < 0,05 por ANOVA unidireccional, n = 6 ratones por grupo). Además, el efecto era específico al parpadeo a 40 Hz ya que ni el parpadeo a 20 Hz, ni a 80 Hz, ni aleatorio redujo significativamente los niveles de Aβ comparado con los controles en la oscuridad y luz (véase, por ejemplo, la figura 47, “n.s.” indica no significativo, n = 6 ratones por grupo).
En algunas formas de realización, para ensayar la especificidad regional se examinaron los niveles de Aβ en la corteza de barril (BC) somatosensorial y no se encontraron diferencias significativas. La figura 48A es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de Aβ1-40 y Aβ1-42 de la corteza de barril de 5XFAD en condiciones de oscuridad y de parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 3 ratones por grupo; “n.s.” indica no significativo por la prueba de la t de Student). Cuando los ratones 5XFAD se pretrataron con una dosis baja de antagonista de GABA-A (picrotoxina, 0,18 mg/kg, que no induce actividad epiléptica), los efectos del parpadeo a 40 Hz en los niveles de Aβ se suprimieron por completo, lo que indica que la señalización GABAérgica, lo más probablemente desde las interneuronas FS-PV, es necesaria para este efecto (véase, por ejemplo, la figura 47, “n.s.” indica no significativo, n = 6 ratones por grupo).
Para demostrar que el efecto no era específico para los ratones 5XFAD, este resultado se replicó en un modelo diferente de EA, el ratón APP/PS1, un modelo bien validado con dos mutaciones de EA familiar (APP sueca y PSEN1 deltaE9). La figura 48B es un gráfico de barras que representa cambios en los niveles basales de Aβ-Mo y APi .42 en la corteza visual de APP/PS1 en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 5 ratones por grupo para condiciones de oscuridad y n= 4 ratones por grupo para parpadeo a 40 Hz; “n.s.” indica no significativo y un asterisco indica p < 0,05, por la, prueba de la t de Student).
La figura 48C es un gráfico de barras que representa cambios en los niveles basales de Aβi.40 y APi .42 en la corteza visual de WT en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 11 ratones por grupo para condiciones de oscuridad y n = 9 ratones por grupo para parpadeo a 40 Hz; un asterisco indica p < 0,05 por la prueba de la t de Student). En algunas formas de realización, en los ratones APP/PS1 después del tratamiento de parpadeo a 40 Hz, se encontró AP1.40 significativamente reducido, en el 20,80%, y una tendencia de AP1-42 reducido, en el 37,68%, aunque la última no era significativamente diferente de las condiciones de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 48B, AP1.40 p < 0,05, AP1.42 p < 0,09 -no significativo por la prueba de la t de Student, n = 5 ratones por grupo para oscuridad, n = 4 ratones por grupo para parpadeo a 40 Hz). Además, en ratones WT envejecidos, se encontró una reducción del 58,2% en AP1.40 endógena de ratón después de una hora de parpadeo a 40 Hz (véase, por ejemplo, la figura 48C, p < 0,05 por la prueba de la t de Student, n = 11 ratones en la oscuridad y n = 9 ratones con parpadeo a 40 Hz). AP1.42 estaba por debajo de los niveles detectables para los grupos tanto de parpadeo como control en estos animales. La reducción de AP1.40 de ratón endógena en animales WT revela que estos resultados pueden no estar restringidos a la expresión de APP Tg o APP mutante; más bien se pueden extender a Aβ producida de APP con expresión dirigida por su promotor endógeno. Las figuras 48A-48C muestran la media y EEM.
A continuación, en algunas formas de realización, se realizó una investigación respecto a si el parpadeo a 40 Hz altera la actividad de microglía en la corteza visual de la misma manera que la estimulación de interneuronas FS-PV optogenética a 40 Hz alteraba la microglía de CA1 hipocámpica. La figura 49 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Iba1 (019-19741) y anti-Aβ 49014 (12F4) en la corteza visual de 5XFAD en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. Las imágenes se tomaron con objetivo 40x (barra de escala = 50 pm). Derecha: zoom a 120X; las flechas indican señal Iba1/+Aβ en el cuerpo celular.
La figura 50A es un gráfico de barras que representa el número de microglía en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo; “n.s.” indica no significativo por la prueba de la t de Student). La figura 50B es un gráfico que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado al control en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo; dos asteriscos indican p < 0,01 por la prueba de la t de Student). La figura 50C es un gráfico de barras que representa la longitud media de las prolongaciones primarias de microglía normalizadas al control en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo; cuatro asteriscos indican p < 0,0001 por la prueba de la t de Student). La figura 50D es un gráfico de barras que representa el porcentaje de cuerpos celulares positivos para Iba1 (microglía) que son también positivos para Aβ en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 2 secciones de 4 ratones por grupo; dos asteriscos indican p < 0,01 por la prueba de la t de Student). Las figuras 50A-50D muestran la media y EEM.
En algunas formas de realización, se usó Iba1 para marcar microglía en secciones de corteza visual de ratones 5XFAD después de una hora de parpadeo a 40 Hz o condiciones de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 49). Mientras el número de microglía no era diferente entre condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz (véase, por ejemplo, las figuras 49 y 50A, “n.s.” indica no significativo, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo) el diámetro de cuerpos de células de microglía aumentó en el 65,8% después de parpadeo a 40 Hz en la corteza visual comparado con controles en la oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 49 y 50B, p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). Las longitudes de prolongaciones primarias de microglía se redujeron en el 37,7% en condiciones de parpadeo a 40 Hz comparado con controles en la oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 49 y 50C, p < 0,0001 por la prueba de la t de Student, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). Puesto que la microglía en la corteza visual tenía morfología indicativa de actividad de atrapamiento aumentada, en algunas formas de realización, se examinó el número de microglía portadora de Aβ. Para este experimento, secciones de corteza visual se comarcaron con anticuerpos contra Iba1 y Aβ (12F4). La colocalización Aβ/Iba1 en el cuerpo celular aumentó en el 33,5% en condiciones de parpadeo a 40 Hz, que indicaba que el parpadeo a 40 Hz producía más microglía portadora de Aβ que las condiciones control de oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 49 y 50D, p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo).
En algunas formas de realización, para proporcionar mejor resolución del cambio morfológico en la microglía, se usó CLARITY para crear representaciones 3D de microglía a partir de secciones de 100 pm de corteza visual y se crearon videos a partir de estas representaciones. La figura 51 es una serie de representaciones 3D (de imágenes de inmunofluorescencia) de microglía Iba+ en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz de secciones de tejido de 100 |jm tratadas con CLARITY rotadas 0° 5102, 45° alrededor del eje X 5104, y 45° alrededor del eje Y 5106. Las imágenes se tomaron con un objetivo de 63x (barra de escala = 15 jm ). Por último, para demostrar que la microglía en efecto atrapa Aβ en el ratón 5XFAD, se purificó microglía de ratones 5XFAD y WT usando separación celular activada por fluorescencia (FACS) y los niveles de Aβ se analizaron mediante ELISA.
La figura 52A es un diagrama de flujo que ilustra un método de aislar microglía de una corteza visual usando separación celular activada por fluorescencia (FACS) según algunas formas de realización. La corteza visual se disecó, y después las células individuales se suspendieron y marcaron con anticuerpos contra CD11b y CD54. Posteriormente, las células se separaron mediante separación celular activada por fluorescencia (FACS). Los niveles de AP1-40 se analizaron por ELISA. La figura 52B es un gráfico de barras que representa los niveles de AP1-40 en microglía aislada de las cortezas visuales de animales 5XFAD y WT control de tres meses de edad usando el método de la figura 52A según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo para 5XFAD y n = 4 ratones por grupo para ratones WT; un asterisco indica p < 0,05 por la prueba de la t de Student). Los círculos superpuestos en las barras en los gráficos de barras indican puntos de datos individuales en cada grupo.
La figura 53A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos de SVP38 para detectar sinaptofisina en corteza visual de 5XFAD de tres meses de edad en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. Las imágenes se tomaron con objetivo de 40x (barra de escala = 50 jm ). Derecha: 100X de condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz. La figura 53B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de SVP38 de corteza visual de 5XFAD en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 4 ratones por grupo; “n.s.” indica no significativo, por la prueba de la t de Student).
Se encontró que los niveles específicos de microglía de Aβ son significativamente más altos en animales 5XFAD que en controles WT, con niveles a 27,2 pg/104 microglía en ratones 5XFAD y 9,78 pg/104 microglía en ratones control WT (véase, por ejemplos las figuras 52A y 52B, p < 0,05 por la prueba de la t de Student, n = 8 para ratones 5XFAD y n = 4 para WT). AP1-42 estaba por debajo de los niveles detectables para los grupos tanto de parpadeo como control en estos animales. En conjunto, la transformación de la microglía en la corteza visual inducida por estimulación a 40 Hz parece similar a la que se producía en CA1 hipocámpica. Además, los niveles de sinaptofisina no cambiaron entre condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz, lo que indica que la activación de la microglía no aumentó significativamente el atrapamiento de sinapsis (véase, por ejemplos las figuras 53A y 53B, n.s.” indica no significativo, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). En conjunto, los datos divulgados en el presente documento demuestran que las oscilaciones a 40 Hz inducidas de forma no invasiva a través de estimulación sensorial pueden reducir eficazmente la abundancia de Aβ y fomentar interacciones microglía/Aβ en un modelo de ratón de EA. Además, la estimulación a 40 Hz puede reducir Aβ en dos circuitos cerebrales distintos, lo que sugiere un mecanismo general por el que las oscilaciones gamma reducen la abundancia de amiloide y aumentan la fagocitosis de microglía en varias regiones cerebrales.
En un experimento adicional, los niveles de Aβ-M2 se evaluaron después de una hora de exposición a la oscuridad (sin luz), una luz intermitente a 20 Hz, una luz intermitente a 40 Hz, o una luz intermitente a 80 Hz, en donde 20 Hz y 80 Hz son armónicos de 40 Hz. Sin embargo, solo el parpadeo de luz intermitente a 40 Hz redujo los niveles de Aβ-M2 significativamente. La figura 54A es un gráfico de barras que ilustra una disminución en la isoforma del péptido Aβ Aβ1-42 después de la estimulación de la corteza visual de un sujeto con oscilaciones gamma según algunas formas de realización.
Se realizó otro estudio para evaluar el momento de reducción de los niveles de Aβ-M2. Durante una hora, los ratones se expusieron a no luz o luz intermitente a 40 Hz. Los niveles de Aβ-M2 se determinaron después de una hora de tratamiento y de nuevo 24 horas después de completar el tratamiento. La figura 54B es un gráfico de barras que ilustra los niveles de la isoforma del péptido Aβ Aβ-M2 después de la estimulación de la corteza visual de un sujeto con oscilaciones gamma y otra vez veinticuatro horas después de la estimulación según algunas formas de realización. Aunque los niveles de Aβ permanecieron reducidos veinticuatro horas después del tratamiento, la reducción era menor que inmediatamente después del tratamiento.
La estimulación visual a frecuencia gamma no afectó los niveles de Ap en el hipocampo
Para determinar si la estimulación visual por luz parpadeante podría afectar circuitos cerebrales implicados en la EA, en algunas formas de realización, se examinaron los efectos de la luz parpadeante en el hipocampo, una de las regiones cerebrales afectadas pronto en el curso de la EA en seres humanos. La figura 55A incluye un rastro eléctrico de un potencial de campo local en el hipocampo antes y durante luz parpadeante a 40 Hz 5502 y un gráfico de densidades espectrales de energía según algunas formas de realización. Media (línea sólida) y desviación estándar (área sombreada) de la densidad espectral de energía durante oscuridad 5504, luz parpadeante a 40 Hz 5506, y luz parpadeante aleatoria 5508 en CA1 (n = dos ratones 5XFAD y tres WT).
La figura 55B es una serie de histogramas de fracciones de descargas en el hipocampo como función del tiempo para 4 ciclos de luz parpadeante a 40 Hz 5510 y el periodo de tiempo equivalente para luz parpadeante aleatoria 5512, respectivamente, según algunas formas de realización (n = dos ratones 5XFAD y tres WT, la barra indica la media y las barras de error indican el EEM a través de animales). La barra por encima indica cuando la luz estaba encendida (blanca) o apagada (negra). Para estimulación aleatoria, la descarga se alineó con el inició del encendido de la luz, se produjeron periodos adicionales con luz a intervalos aleatorios indicados por gris. Usando el mismo enfoque para examinar los efectos de la luz parpadeante en CA1 como se divulga en el presente documento en la corteza visual, se encontró que la luz parpadeante a 40 Hz aumentó la energía en los LFP registrados a 40 Hz (véase, por ejemplo, la figura 55A y el gráfico 5510 en la figura 55B), mientras la luz parpadeante de intervalo aleatorio (parpadeo aleatorio) y la oscuridad no (véase, por ejemplo, la figura 50D, el gráfico 4310 en la figura 43C). La descarga también estaba modulada por la frecuencia del parpadeo a 40 Hz durante la estimulación a 40 Hz, sin embargo, la modulación parecía menor que en la corteza visual (véase, por ejemplo, la figura 55B, hipocampo, la figura 44A, corteza visual).
La figura 56A es un histograma que ilustra las diferencias en velocidades de activación entre luz parpadeante a 40 Hz y luz parpadeante aleatoria según algunas formas de realización (abajo n = 168 periodos de estimulación de 5 sesiones de registro en dos ratones 5XFAD y tres WT). La figura 56B es un gráfico que ilustra velocidades de activación multiunidad en CA1 durante periodos de luz parpadeante a 40 Hz 5604, luz parpadeante aleatoria 5605, oscuridad 5602, o luz 5608 según algunas formas de realización. Los gráficos de caja y bigotes muestran la mediana (líneas blancas en la caja) y cuartiles (parte superior e inferior de la caja). En todos los animales las velocidades de activación entre las condiciones de parpadeo a 40 Hz y parpadeo aleatorio no eran significativamente diferentes lo que muestra que la condición de estimulación aleatoria sirve como un control para actividad de descarga (prueba del orden para cada uno de los 5 registros de dos animales 5XFAD y tres WT, p < 0,2, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 22, 54, 42, 71, 55 periodos de parpadeo a 40 Hz y 12, 34, 32, 54, 36 periodos de parpadeo aleatorio por registro). No hubo diferencias significativas en las velocidades de activación entre condiciones de parpadeo a 40 Hz y luz lo que indica que la luz parpadeante a 40 Hz en general no produjo hiperexcitabilidad neuronal (prueba del orden para cada uno de los 5 registros de dos animales 5XFAD y tres WT, p > 0,3, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 22, 54, 42, 71, 55 periodos de parpadeo a 40 Hz y 12, 34, 32, 54, 36 periodos de parpadeo aleatorio por registro).
Como en la corteza visual, las diferencias en la velocidad de activación multiunidad entre periodos de parpadeo a 40 Hz y aleatorio tendían a estar cerca de cero (véase, por ejemplo, la figuras 56A), y al comparar estos periodos en animales, no se encontraron diferencias significativas (véase, por ejemplo, la figura 56B, prueba del orden para cada uno de los 5 registros de cuatro ratones 5XFAD, p > 0,06, mediana y cuartiles mostrados en la figura, n = 22, 54, 42, 71, 55 periodos de parpadeo a 40 Hz y 12, 34, 32, 54, 36 periodos de parpadeo aleatorio por registro).
En algunas formas de realización, se examinó el efecto de la luz parpadeante visual en los niveles de Aβ en el hipocampo, usando el mismo enfoque usado en la corteza visual. La figura 57A es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de AP1-40 en corteza visual de 5XFAD y la figura 57B es un gráfico de barras que representa los niveles relativos de AP1-42 en corteza visual de 5XFAD según algunas formas de realización (n = 4 ratones por grupo; “n.s.” indica no significativo). En contraste con lo que se observó en la corteza visual, en CA1 no se encontró una diferencia significativa en los niveles de AP1-40 y AP1 -42 una hora después de parpadeo a 40 Hz o estimulación aleatoria. Los niveles de Aβ después de parpadeo a 40 Hz o parpadeo aleatorio no eran significativamente diferentes de la condición de oscuridad: los niveles de AP1-40 eran el 108,4% y el 96,82% de la condición de oscuridad después de parpadeo a 40 Hz y aleatorio, respectivamente, y los niveles de AP1-42 eran el 118,8% y el 92,15% de la condición de oscuridad después de parpadeo a 40 Hz y aleatorio, respectivamente (véase, por ejemplo, las figuras 57A y 57B, “n.s.” indica no significativo, n = 4 ratones por grupo). Por tanto, una hora de luz parpadeante a 40 Hz no redujo significativamente los niveles de Aβ en el hipocampo.
La estimulación visual crónica a frecuencia gamma disminuyó la carga de placa en la corteza visual
La abundancia de amiloide afectada en ratones 5XFAD preplaca cuando oscilaciones a 40 Hz están dirigidas optogenéticamente o por estimulación visual a través de luz parpadeante se han examinado y divulgado en el presente documento. A continuación, el fin era determinar si este tratamiento era eficaz en animales que ya muestran carga de placa. Para este fin, en algunas formas de realización, se usaron ratones 5XFAD de seis meses de edad, ya que desarrollan patología de placa amiloide extensa en muchas regiones cerebrales incluyendo la corteza visual. Se realizó un ensayo para ver qué sucede a la patología relacionada con Aβ avanzada después de estimulación gamma no invasiva. Para investigar la duración de reducción de Aβ en respuesta a una hora de parpadeo a 40 Hz, en algunas formas de realización, los niveles de Aβ se midieron en la corteza visual 4, 12 y 24 horas después de una hora de condiciones de parpadeo a 40 Hz u oscuridad.
Las figuras 58A y 58B son gráficos de barras que representa los niveles relativos de Aβ-M0 y Aβ-M2, respectivamente, en corteza visual de 5XFAD 1, 4, 12 y 24 horas después de una hora de condiciones de oscuridad o tratamiento de parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 4 ratones por grupo para 4 y 12 horas de espera, n = 6 para 1 y 24 horas de espera, n = 12 para oscuridad; “n.s.” indica no significativo, un asterisco indica p < 0,05 y dos asteriscos indican p < 0,01, por ANOVA unidireccional). Los resultados mostraron que después de 4 horas, los niveles de Aβ1-40 se redujeron en el 63,4% y los niveles de Aβ-M2 se redujeron en el 63,2% comparado con los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 58, p < 0,01, n = 4 ratones por grupo). A las 12 horas, los niveles de Aβ-M0 se redujeron en el 50,9% mientras los niveles de Aβ-M2 no eran significativamente diferentes de los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 58, “n.s.” indica no significativo y p < 0,01, n = 4 ratones por grupo). Por último, 24 horas después de una hora del tratamiento con parpadeo a 40 Hz, los niveles de Aβ1-40 y Aβ1-42 solubles no eran significativamente diferentes comparados con las condiciones de control de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 58, “n.s.” indica no significativo, n = 6 ratones por grupo para 24 horas y n = 4 ratones por grupo para oscuridad). Estos resultados indican que los efectos del tratamiento con parpadeo a 40 Hz son transitorios.
Por tanto, para perturbar la patología de placa avanzada, en algunas formas de realización, los ratones se trataron durante una hora cada día durante siete días con parpadeo a 40 Hz o, para control, con condiciones de oscuridad. La figura 59A es un diagrama esquemático que representa ratones de seis meses de edad expuestos a una hora de parpadeo al día durante siete días según algunas formas de realización. La figura 59B es un gráfico de barras que ilustra los niveles relativos de Aβ1-42 en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 13 ratones por grupo, dos asteriscos indican p < 0,01 y tres asteriscos indican p < 0,001, prueba de la t de Student). La figura 59C es un gráfico de barras que ilustra los niveles relativos de Aβ1-40 en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 13 ratones por grupo, un asterisco indica p < 0,01 y dos asteriscos indican p < 0,01, por la prueba de la t de Student). Las figuras 59B y 59C muestran la media y EEM. Los círculos superpuestos en las barras en los gráficos de barras indican puntos de datos individuales en cada grupo.
Al concluir el periodo de siete días, la corteza visual se analizó por ELISA e inmunotinción. En algunas formas de realización, el tejido se lisó en solución salina tamponada en fosfato (PBS) para extraer la fracción de Aβ soluble en PBS y se encontró que siete días de una hora de parpadeo a 40 Hz redujeron los niveles de Aβ1-40 y Aβ1-42 solubles en el 60,5% y el 51,7%, respectivamente, en ratones 5XFAD de seis meses de edad, medido por ELISA (véase, por ejemplo, las figuras 59B y 59C , p < 0,05 y p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 13 ratones por grupo). El tejido se trató además con guanidina ácido clorhídrico (HCl) para extraer la fracción de Aβ1-40 y Aβ1-42 insoluble, que constituye placas amiloides agregadas. Los niveles de Aβ1-40 y Aβ1-42 insolubles se redujeron en el 43,7% y el 57,9%, respectivamente, lo que indica que el parpadeo a 40 Hz desorganizaba los agregados de AP insolubles ya formados en los ratones de seis meses de edad (véase, por ejemplo, las figuras 59B y 59C, p < 0,01 y p < 0,001 por la prueba de la t de Student, n = 13 ratones por grupo).
Para determinar cómo la carga de placa, específicamente, estaba afectada, en algunas formas de realización, se realizó la caracterización inmunohistoquímica usando un anticuerpo contra AP (Cell Signaling Technology; D54D2). La figura 60A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpo anti-AP (D54D2) en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad (arriba) o parpadeo a 40 Hz (abajo) según algunas formas de realización (barra de escala = 50 |jm). Las señales de AP que parecían intracelulares se excluyeron. La figura 60B es un gráfico de barras que representa el número de depósitos de placa positivas para AP después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo, tres asteriscos indican p < 0,001, por la prueba de la t de Student). La figura 60C es un gráfico de barras que representa el área de placas positivas para AP después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz en cortezas visuales de ratones 5XFAD de seis meses de edad según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo, dos asteriscos indican p < 0,01, por la prueba de Mann Whitney). Las figuras 60B y 60C muestran la media y EEM.
La abundancia de la placa se cuantificó contando el número de depósitos AP+ mayores que o iguales a aproximadamente 10 jm de diámetro. El parpadeo a 40 Hz redujo el número de placa a 11,0 comparado con 33,5 en los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 60A y 60B, p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 8 ratones por grupo). Además, el tamaño de la placa (medido como el área de la región de placa densa) después de una semana de tratamiento de parpadeo a 40 Hz, disminuyó en aproximadamente el 63,7% comparado con los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 60A y 60C, p < 0,01, por la prueba de Mann Whitney, n = 8 ratones por grupo). En conjunto, estos experimentos identificaron un tratamiento completamente no invasivo con un profundo efecto sobre la patología de la placa amiloide.
Para determinar si el parpadeo a 40 Hz mejora otra patología clave relacionada con EA, se investigó la fosforilación de tau usando el modelo de ratón de taupatía TauP301S. Ratones Tg TauP301S de cuatro meses de edad, que muestran tau fosforilada localizada en el cuerpo celular a esta edad, se trataron con condiciones de parpadeo a 40 Hz o control oscuridad durante una hora al día durante siete días. Para examinar cómo el parpadeo a 40 Hz alteraba la fosforilación de tau, se realizó la caracterización inmunohistoquímica de la corteza visual usando anticuerpos contra pTau contra tres epítopos diferentes de pTau (S202, S396 y S400/T403/S404; 11834S, 963S, 11837S) y el marcador dendrítico MAP2 como control.
La figura 61A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-pTau (S202) y anti-MAP26104 en ratones P301S de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. Las imágenes se tomaron con un objetivo de 40x (barra de escala = 50 jm; los recuadros incluyen representaciones a 100X de cuerpo celular representativo en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz). La figura 61B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de pTau (S202) de corteza visual de P301S después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; un asterisco indica p < 0,05 por la prueba de la t de Student). La figura 61C es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad relativa de MAP2 de corteza visual de P301S después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; “n.s.” indica no significativo, por la prueba de la t de Student). Las figuras 61B y 61C muestran la media y EEM.
La figura 62A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-pTau 6202(S404) en ratones P301S de 4 meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (barra de escala = 50 |jm). La figura 62B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad de fluorescencia relativa de pTau (S400/T403/S404) de corteza visual de P301S después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; dos asteriscos indican p < 0,01 por la prueba de la t de Student). La figura 62B muestra la media y EEM.
La figura 63A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-pTau 6302 (S396) en ratones P301S de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (barra de escala = 50 jm). La figura 63B es un gráfico de barras que representa los niveles de intensidad de fluorescencia relativa de pTau (S396) de corteza visual de P301S después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad o parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; cuatro asteriscos indican p < 0,0001 por la prueba de la t de Student).
Los resultados mostraron que la intensidad de señal de pTau (S202) se redujo en el 41,2% y pTau (S400/T403/S404) en el 42,3% en las condiciones de parpadeo a 40 Hz comparado con los controles en oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 61A-B, 62A-B, p < 0,01 por la prueba de la t de Student, n = 2 secciones de 8 ratones por grupo), mientras los niveles de MAP2 no cambiaron (véase, las figuras 61A y 61C, “n.s.” indica no significativo, n = 2 secciones de 4 ratones por grupo). La tinción con un anticuerpo contra pTau (S396) mostró una tendencia en la misma dirección: el parpadeo a 40 Hz redujo los niveles de pTau (S396) en el 14,4% comparado con los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, las figuras 63A-B, “n.s.” indica no significativo, n = 2 secciones de 8 ratones por grupo). Además, se observó localización menos puntuada y en el cuerpo celular de la señal de pTau en respuesta al parpadeo a 40 Hz comparado con los controles de oscuridad. Aunque se vieron cambios significativos en la fosforilación de tau, no se observaron diferencias discernibles en los niveles de tau insoluble entre grupos tratados con parpadeo a 40 Hz y control de oscuridad.
Se evaluó la consecuencia del parpadeo a 40 Hz en la microglía en el modelo de ratón TauP301S. La figura 64 es una serie de imágenes de inmunofluorescencia que ilustran la inmunohistoquímica con anticuerpos anti-Iba1 (019-19741) en ratones P301S de cuatro meses de edad después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización. Las imágenes se tomaron con un objetivo de 40x (barra de escala = 50 jm; los recuadros incluyen representación a 100X de microglía representativa en condiciones de estimulación Ey FP y 40 Hz).
La figura 65A es un gráfico de barras que representa el número de microglía después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; “n.s.” indica so significativo por la prueba de la t de Student). La figura 65B es un gráfico de barras que representa el diámetro de cuerpos de células de microglía normalizado el control después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; cuatro asteriscos indican p < 0,0001 por la prueba de la t de Student). La figura 65C es un gráfico de barras que representa la longitud media de las prolongaciones primarias de microglía normalizada al control después de siete días de una hora/día en condiciones de oscuridad y parpadeo a 40 Hz según algunas formas de realización (n = 8 ratones por grupo; cuatro asteriscos indican p < 0,0001 por la prueba de la t de Student).
En algunas formas de realización, la microglía se marcó con un anticuerpo anti-Iba1 en secciones de corteza visual de ratón TauP301S después de siete días de una hora al día de condiciones de parpadeo a 40 Hz u oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 64). En algunas formas de realización, se observó una tendencia hacia un aumento del 29,50% en el número de microglía en condiciones de parpadeo a 40 Hz comparado con controles de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 64 y 65A, “n.s.” indica so significativo, n = 3 ratones por grupo) consistente con observaciones hechas en el modelo 5XFAD (véase, por ejemplo, la figura 50A). Además, el diámetro de cuerpo celular de microglía aumentó en el 49,00% después de parpadeo a 40 Hz en la corteza visual comparado con controles de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 64 y 65B, p < 0,0001 por la prueba de la t de Student, n = 3 ratones por grupo). La longitud de las prolongaciones primarias de microglía se redujo en el 39,08% en el grupo de parpadeo a 40 Hz comparado con los controles de oscuridad (véase, por ejemplo, la figura 64 y 65C, p < 0,0001 por la prueba de la t de Student, n = 3 ratones por grupo).
Tomados juntos estos datos, de múltiples modelos de patología de EA y en animales WT, demuestran que las oscilaciones a 40 Hz pueden atenuar la patología amiloide, medido por una reducción en los niveles de Aβ, y pueden reducir la fosforilación de tau. Además, el parpadeo visual a 40 Hz puede impulsar una transformación morfológica distinta de microglía en modelos tanto de amiloidosis como taupatía de patología de EA.
En otro experimento un subconjunto de ratones envejecidos (es decir, seis meses de edad) se expusieron a estimulación gamma visual durante siete días. Los ratones restantes se mantuvieron en la oscuridad. La figura 66 es un gráfico que ilustra los niveles tanto de péptido Aβ soluble como péptido Aβ insoluble (es decir, placas) en la corteza visual de los ratones. Como se muestra en la figura 66, los niveles de cada una de isoforma soluble Aβ i-406600, isoforma soluble Aβ i-42 6602, isoforma insoluble Aβ i-40 6604, e isoforma insoluble Aβ i-42 6606 estaban significativamente reducidos en los ratones expuestos a la estimulación gamma visual.
Las figuras 67A-67B son gráficos que ilustran los niveles de péptido Aβ con y sin estimulación gamma transcraneal de un sujeto según algunas formas de realización. En la figura 67A, los niveles de péptido Aβ en cerebro entero permanecieron igual sin estimulación 6700, pero cayeron después de una hora de estimulación gamma transcraneal 6702 (n = 1 animal por grupo). En la figura 67B, los niveles de péptido Aβ en cerebro entero se redujeron después de estimulación transcraneal a 40 Hz en el hipocampo 6704 y en la corteza 6706 de un ratón 5xFAD según algunas formas de realización.
Se ha pensado desde hace mucho que las oscilaciones gamma están asociadas con funciones cognitivas y respuestas sensoriales superiores. En algunas formas de realización, impulsar interneuronas FS-PV usando métodos optogenéticos aumentó los LFP a 40 Hz en ratones. Como se divulga en el presente documento, se ha demostrado que, en algunas formas de realización, impulsar oscilaciones a 40 Hz y descarga a fase bloqueada, usando optogenética o tratamiento de luz parpadeante no invasivo en el modelo de ratón 5XFAD, produjo una reducción marcada de péptidos Aβ en al menos dos regiones cerebrales diferentes. Esta reducción no era debida a actividad de descarga disminuida porque los niveles de péptido Aβ eran significativamente menores en respuesta a la estimulación a 40 Hz que a una condición de estimulación aleatoria que producía cantidades similares de actividad de descarga multiunidad sin aumentar las oscilaciones a 40 Hz. Las velocidades de activación de células piramidales pueden ser diferentes entre estas condiciones, pero la activación de interneuronas FS-PV u otros tipos celulares enmascaran este cambio. En algunas formas de realización, la estimulación optogenética aleatoria de interneuronas FS-PV proporcionó la misma cantidad de estimulación directa de interneuronas FS-PV, aunque no redujo el amiloide. De hecho, la estimulación estocástica optogenética más que triplicó los niveles de amiloide mientras el parpadeo visual estocástico no produjo cambio significativo, que puede indicar que algunos aspectos de la estimulación aleatoria tienen efectos neurotóxicos. Mientras en algunas formas de realización, la estimulación aleatoria no produjo energía gamma aumentada, se notó una tendencia de pequeños aumentos en energía en una amplia gama de frecuencias, desde aproximadamente 20 Hz a más de 60 Hz. En algunas formas de realización, se notó una tendencia para niveles de amiloide aumentados con luz parpadeante a 20 Hz y 80 Hz. En conjunto, estos resultados pueden sugerir que impulsar la actividad a algunas frecuencias por debajo o por encima de 40 Hz puede aumentar los niveles de amiloide. Estos resultados señalan a una necesidad para entender cómo patrones de actividad de descarga afectan a rutas moleculares y patología de enfermedades.
La reducción robusta de los niveles totales de amiloide está probablemente mediada tanto por amiloidogénesis disminuida, que implica endosomas tempranos positivos apara EEA1/Rab5 reducidos, como endocitosis aumentada de amiloide por microglía. De forma importante, el análisis estadístico de Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) (The Broad Institute, Cambridge, Massachusetts) divulgado en el presente documento mostró que el estado celular clásico de macrófago proinflamatorio M i o antiinflamatorio M2 no se correlacionaba con perfiles de expresión génica aumentados o disminuidos después de estimulación neuronal por oscilaciones a 40 Hz. En efecto, los niveles de expresión de genes proinflamatorios Il6, Il1b, Itgam y el gen antiinflamatorio Igf1 no cambiaron después de la estimulación. En su lugar, un número de genes profagocíticos de microglía, así como el regulador de adhesión/migración celular Spp1 estaban activados tras estimulación a 40 Hz. Por tanto, parece que impulsar oscilaciones gamma a 40 Hz induce una respuesta neuroprotectora global al reclutar tanto neuronas como microglía. El hecho que el tratamiento con antagonistas de GABA-A anulara por completo los efectos de la estimulación a 40 Hz en reducir los niveles de Aβ sugiere fuertemente que la señalización GABAérgica, que lo más probablemente implica interneuronas FS-PV, es crítica para esos efectos. Además, en algunas formas de realización, la estimulación con parpadeo a 40 Hz redujo Aβ en múltiples modelos de ratón incluyendo ratones APP/PSi y WT además del ratón 5XFAD. Esta replicación en múltiples modelos de ratón muestra que estos hallazgos pueden no ser específicos a un modelo animal y, de forma importante, pueden extenderse a situaciones donde APP se expresa por su promotor fisiológico y el Aβ se genera de APP endógena como en los animales WT. Además, en algunas formas de realización, se encontró que las oscilaciones gamma a 40 Hz reducían pTau en un modelo de ratón de taupatía, TauP30iS, mostrando que los efectos protectores de la estimulación gamma se generalizan no solo a otros modelos de ratón sino también a otras proteínas patogénicas. En resumen, los hallazgos divulgados en el presente documento descubren procesos celulares y moleculares previamente desconocidos mediados por oscilaciones gamma y establecen una relación funcional entre los ritmos gamma cerebrales, función de la microglía, y patología relacionada con EA. En algunas formas de realización, los hallazgos de deficiencias en oscilaciones gamma convergen con evidencia de deficiencias gamma en diferentes modelos de ratón de EA (hAPP y apoE4) y señalan que gamma está alterada en seres humanos con EA. Al buscar evidencia convergente de múltiples modelos de ratón de EA, incluyendo modelos Tg y con inserción de genes, se puede demostrar que estos resultados no solo se deben a la sobreexpresión de transgenes o a otros efectos secundarios particulares a un modelo. Estos resultados juntos de ratones y seres humanos muestran que múltiples rutas moleculares que contribuyen a la patología de Aβ convergen para alterar las oscilaciones gamma en la EA. Los hallazgos divulgados en el presente documento contienen la promesa para una intervención terapéutica novedosa contra la EA.
Una teoría de la patogénesis de la EA señala a la mala función de la microglía, específicamente el fallo de la microglía para limpiar moléculas patológicas, como un mecanismo clave de evolución de la enfermedad. Por tanto, las intervenciones que reclutan microglía de vuelta a un estado endocítico, como lo hace la estimulación a 40 Hz, tienen fuerte potencial terapéutico. En los experimentos descritos adicionalmente en el presente documento, impulsar oscilaciones gamma optogenéticamente o a través de luz parpadeante no produjo hiperactividad neuronal. Puesto que este enfoque es fundamentalmente diferente de terapias previas de la EA, impulsar tal actividad neuronal modelada para desencadenar reparación endógena proporcionaría un nuevo enfoque terapéutico para EA.
La estimulación visual a la frecuencia gamma tuvo efectos positivos en el comportamiento del sujeto
Se realizó un estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización produce cualquier estrés a un sujeto. La figura 68A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. Como se muestra en 6800 en la figura 68A, los ratones WT se expusieron a luz ambiental normal (N = 8) o una luz parpadeante a 40 Hz (N = 8) según algunas formas de realización durante una hora al día durante siete días consecutivos, días 1-7. El día 8, mostrado en 6802, se recogió sangre de los ratones, y el plasma sanguíneo se separó para examinar los niveles de corticosterona. En ratones, la corticosterona es un glucocorticoide principal implicado en respuestas de estrés.
La figura 68B es un gráfico de barras que representa los niveles (pg/ml) de corticosterona (CORT) en el plasma recogido de los ocho ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y ocho ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz). No se observó aumento en corticosterona en los ratones expuestos a luz parpadeante a 40 Hz. En su lugar, el grupo de ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz tenía niveles menores de corticosterona comparado con el grupo control. Para N = 8 medidas independientes por grupo, se calculó que la distribución T y el valor p para los niveles de corticosterona eran:
T(14) = 0,827; p = 0,422 (1)
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización reduce la ansiedad en un sujeto. La figura 69A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. Como se muestra en 6900 en la figura 69A, los ratones WT se expusieron a luz ambiental normal (N = 10) o una luz parpadeante a 40 Hz (N = 10) según algunas formas de realización durante una hora al día durante siete días consecutivos, días 1-7. El día 8, mostrado en 6802, se realizó una sesión de diez minutos en un laberinto en cruz elevado.
El laberinto en cruz elevado es una prueba usada para medir la ansiedad en animales de laboratorio. El modelo de comportamiento se basa en la aversión general de los roedores a espacios abiertos, que lleva a tigmotaxia, una preferencia por permanecer en espacios cerrados o cerca de los bordes de un espacio acotado. La figura 69B es una imagen que ilustra un aparato de laberinto en cruz elevado. El aparato tiene forma de cruz con dos brazos abiertos (vertical) y dos brazos cerrados (horizontal). La ansiedad es expresada por el animal pasando más tiempo en los brazos cerrados.
Las figuras 69C y 69D son imágenes que ilustran huellas representativas de los sujetos durante la sesión en el laberinto en cruz elevado. En la figura 69C, un ratón expuesto a luz ambiental normal tendía a estar en los brazos cerrados, lo que indica más ansiedad, mientras en la figura 69D, un ratón expuesto a la luz parpadeante a 40 Hz exploraba tanto en los brazos abiertos como en los brazos cerrados, lo que indica ansiedad relativamente menor según algunas formas de realización.
La figura 70 es un gráfico de barras que representa el tiempo total pasado explorando en brazos abiertos y brazos cerrados por diez ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y diez ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) según algunas formas de realización. Los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz pasaron menos tiempo total en los brazos cerrados y más tiempo total en los brazos abiertos, lo que indica menor ansiedad comparado con el grupo control según algunas formas de realización. Para N = 10 medidas independientes por grupo, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado en los brazos cerrados eran:
T(18) = -1,652; p = 0,11 (2)
Para N = 10 medidas independientes por grupo, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado en los brazos abiertos eran:
T(18) = -2,136; p = 0,047 (3)
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización reduce el estrés y/o la ansiedad en un sujeto. La figura 71A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. Como se muestra en 7100 en la figura 71A, los ratones WT se expusieron a luz ambiental normal (N = 8) o una luz parpadeante a 40 Hz (N = 8) según algunas formas de realización durante una hora al día durante siete días consecutivos, días 17. El día 8, mostrado en 7102, se realizó una prueba en campo abierto de cinco minutos.
La prueba de campo abierto es un experimento usado para ensayar los niveles de actividad locomotora generales y ansiedad en animales de laboratorio. El modelo conductual se basa en la ansiedad causada por los impulsos contradictorios de roedores para evitar áreas brillantemente iluminadas, pero también explorar un estímulo amenazador percibido. La figura 71B es una imagen que ilustra un escenario de campo abierto. El escenario de campo abierto tiene paredes para prevenir el escape y puede estar marcado con una rejilla o monitorizado usando haces infrarrojos o cámaras de video con sistemas de software. La ansiedad aumentada producirá menos movimiento locomotor y preferencia por los bordes del campo, mientras la ansiedad disminuida lleva a comportamiento explorador aumentado según algunas formas de realización.
Las figuras 71C y 71D son imágenes que ilustran huellas representativas de los sujetos durante el ensayo de campo abierto. En la figura 71C, un ratón expuesto a luz ambiental normal tendía a preferir los bordes del escenario, lo que indica más estrés y/o ansiedad, mientras en la figura 71D, un ratón expuesto a la luz parpadeante a 40 Hz exploraba más en el centro del escenario, lo que indica estrés y/o ansiedad relativamente menor según algunas formas de realización.
Las figuras 72A y 72B son gráficos que representan el tiempo total pasado explorando el centro y la periferia del escenario de campo abierto por los ocho ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ocho ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) según algunas formas de realización. La figura 72A es un gráfico de las cantidades medias de tiempo de segundos pasados en el centro del escenario para cada uno de los cinco minutos. La figura 72B es un gráfico de barras del tiempo total pasado en la periferia del escenario durante la duración de los cinco minutos enteros, con la media para cada minuto.
De media, los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz pasaron más tiempo en el centro del escenario, significativamente durante los minutos 2, 4 y 5, indicando de esta manera menos estrés y/o ansiedad, comparado con el grupo control, que también es consistente con los resultados del laberinto en cruz elevado según algunas formas de realización. Se realizó análisis de medidas repetidas de la varianza (RM ANOVA). Para N = 8 medidas independientes por grupo, se calculó que la distribución F y el valor p para tiempos medios pasados explorando el escenario de campo abierto eran:
F(1,14) = 4,860; p = 0,045 (4)
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización altera el comportamiento innato de buscar novedad en un sujeto. Las figuras 73A y 73B son diagramas esquemáticos que ilustran el estudio usando una tarea de reconocimiento novedosa. En la figura 73A, se proporcionan dos objetos novedosos en un escenario familiar. En la figura 73B, se proporcionan un objeto familiar y un objeto novedoso en el escenario familiar. Los ratones de tipo salvaje se expusieron a luz ambiental normal (N = 8) o a luz parpadeante a 40 Hz (N = 8) según algunas formas de realización durante una hora al día durante siete días consecutivos, días 1-7.
El día 8, los ratones se expusieron al escenario en la figura 73A, dos objetos novedosos en un escenario familiar, durante 5 minutos. La figura 73C es un gráfico de barras que representa el porcentaje de tiempo pasado explorando el objeto nuevo A respecto al porcentaje de tiempo pasado explorando el objeto nuevo B para los ocho ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ocho ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) según algunas formas de realización. Como se ilustra por la figura 73C, se mostró igual preferencia a cada objeto por cada grupo. Es decir, no se observó diferencia en la exploración de objetos entre los grupos.
Después, los ratones se expusieron al escenario en la figura 73B, un objeto familiar y un objeto novedoso en el escenario familiar, durante 5 minutos. La figura 74 es un gráfico que representa las cantidades medias de segundos pasados explorando el objeto novedoso durante cada uno de los cinco minutos. De media, los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz pasan significativamente mayores cantidades de tiempo explorando el objeto novedoso, especialmente durante los minutos 1-3 y 5, indicando de esta manera comportamiento de búsqueda de novedad aumentado comparado con el grupo control según algunas formas de realización. Se realizó RM ANOVA no paramétrica de Friedman. Para N = 8 medidas independientes por grupo, se calculó que la prueba estadística y el valor p para tiempos medios pasados explorando el objeto novedoso eran:
X2 (4, n = 16) = 16,088; p = 0,003 (5)
Se realizó la prueba U de Mann-Whitney para tiempos medios pasados explorando el objeto novedoso durante el minuto 3. Para N = 8 medidas independientes por grupo, se calculó que el valor U, el valor Z y el valor p eran:
U = 58,00; Z = 2,731; p = 0,005 (6)
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización impacta el aprendizaje y la memoria en un sujeto. La figura 75A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio usando un paradigma de condicionamiento de miedo. Como se muestra en 7500 en la figura 75A, ratones WT se expusieron a luz ambiental normal o una luz parpadeante según algunas formas de realización durante una hora al día durante siete días consecutivos, días 1-7. El día 8, mostrado en 7502, los ratones se sometieron a un emparejamiento de choque de dos tonos leves. Específicamente, los ratones se introdujeron en un nuevo escenario en el que un primer tono se emparejaba con un choque en el pie. Los ratones se condicionaron para asociar un contexto (es decir, tono) con una experiencia desagradable (es decir, choque del pie). Para este contexto original, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado bloqueado eran:
T(24) = 0,577; p = 0,569 (7)
El día 9, mostrado en 7504, se realizó una prueba de tono en un contexto alterado. La figura 75B es un diagrama de estímulo que ilustra una prueba de tono como función del tiempo, incluyendo un contexto de primer tono 7506, un contexto post primer tono 7508, un contexto de segundo tono 7510 y un contexto post segundo tono 7512. Para la prueba, los ratones se devolvieron al escenario en el que el primer tono se emparejó con el choque al pie. Cuando se aplicó el contexto del primer tono 7506, los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz pasaron más tiempo bloqueados, presumiblemente en anticipación del choque al pie, indicando de esta manera una medida de memoria. Los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz también pasaron más tiempo bloqueados durante el contexto del segundo tono 7510 que el grupo control, pero menor tiempo bloqueados durante cualquier contexto post tono.
Las figuras 76A y 76B son gráficos de barras que demuestran memoria aumentada en sujetos según algunas formas de realización. Como se muestra en la figura 76A, los porcentajes de tiempo pasado bloqueado durante el contexto del primer tono 7506 y el contexto del segundo tono 7510 fueron mayores para los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz comparado con el grupo control, lo que indica asociación de memoria aumentada según algunas formas de realización. Además, los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz mostraron presentación post tono de extinción mayor según algunas formas de realización. Como se muestra en la figura 76B, los porcentajes de tiempo pasado bloqueado durante el contexto post primer tono 7506 y el contexto post segundo tono 7510 fueron mayores para el grupo control comparado con los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz, lo que indica especificidad de memoria aumentada según algunas formas de realización.
Para el contexto pretonal, se realizó RM ANOVA entre grupos y se calculó que la distribución F y el valor p para tiempos medios pasados bloqueado eran:
F(1,24) = 3,106; p = 0,091 (8)
Para el contexto de primer tono, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado bloqueado eran:
T(24) = -2,155; p = 0,041 (9)
Para el contexto de segundo tono, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado bloqueado eran:
T(24) = -1,433; p = 0,164 (10)
Para los contextos de tono, se realizó RM ANOVA entre grupos y se calculó que la distribución F y el valor p para tiempos medios pasados bloqueado eran:
F(1,24) = 4,559; p = 0,043 (11)
Para el contexto de post primer tono, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado bloqueado eran:
T(24) = 1,874; p = 0,073 (12)
Para el contexto de post segundo tono, se calculó que la distribución T y el valor p para el tiempo total pasado bloqueado eran:
T(24) = -2,223; p = 0,036 (13)
Para los contextos post-tonales, se realizó RM ANOVA entre grupos y se calculó que la distribución F y el valor p para tiempos medios pasados bloqueado eran:
F(1,24) = 6,646; p = 0,017 (14)
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización mejora la memoria en un sujeto. La figura 77A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. Como se muestra en 7700 en la figura 77A, los ratones WT se expusieron a luz ambiental normal o una luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización durante una hora durante siete días consecutivos, días 1-7. El día 8, mostrado en 7702, se realizó una prueba en el laberinto acuático de Morris.
La tarea o laberinto de navegación acuático de Morris es una prueba usada para estudiar la memoria espacial y aprendizaje en animales de laboratorio. El procedimiento conductual implica colocar un sujeto en una gran piscina circular con una plataforma invisible o visible que permite al sujeto escapar del agua usando una estrategia práxica (recordar los movimientos requeridos para alcanzar la plataforma), una estrategia táxica (usar señales visuales para localizar la plataforma), o una estrategia espacial (usar señales distales como puntos de referencia). La figura 77B es un diagrama que ilustra un laberinto acuático de Morris. El laberinto incluye una piscina circular de agua dividida en cuadrantes direccionales y una plataforma 7704 escondida en el cuadrante suroeste (SW).
Para entrenamiento débil, la prueba del laberinto acuático de Morris se repitió dos veces al día durante cuatro días consecutivos, días 8-11. La figura 78A es un gráfico que representa la latencia para encontrar la plataforma por los ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) según algunas formas de realización.
El día 12, se realizó un ensayo de prueba eliminando la plataforma escondida del laberinto acuático de Morris. Las figuras 77C y 77D son imágenes que ilustran pistas representativas de los sujetos durante el ensayo de prueba. En la figura 77C, un ratón expuesto a luz ambiental normal parece haber buscado la plataforma en toda la piscina, mientras en la figura 77D, un ratón expuesto a la luz parpadeante a 40 Hz parece haber buscado más metódicamente y principalmente en el cuadrante SW según algunas formas de realización. La figura 78B es un gráfico que representa el tiempo total (segundos por cada medio minuto) pasado buscando la plataforma en el cuadrante diana (es decir, el cuadrante SW), mientras la figura 78C es un gráfico que representa el tiempo total (segundos por cada medio minuto) pasado buscando la plataforma en el cuadrante opuesto (es decir, el cuadrante NE). Los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz pasaron más tiempo que el grupo control buscando en el cuadrante diana y menos tiempo que el grupo control buscando en el cuadrante opuesto, lo que indica un aumento de la memoria espacial según algunas formas de realización.
El aprendizaje inverso se realizó usando los mismos grupos de ratones de los ensayos y ensayo de prueba del laberinto acuático de Morris. La figura 79A es un diagrama que ilustra un laberinto acuático de Morris con una plataforma 7900 escondida el cuadrante SW como en los ensayos. La figura 79B es un diagrama que ilustra un laberinto acuático de Morris con una plataforma 7902 escondida en un cuadrante opuesto NE, para aprendizaje inverso.
Para entrenamiento débil, el aprendizaje inverso se repitió dos veces al día durante cuatro días consecutivos, días 14­ 17. La figura 79C es un gráfico que representa la latencia para encontrar la plataforma por los ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) según algunas formas de realización. A pesar de no recibir más exposición a 40 Hz después del día 7, los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz mostraron flexibilidad conductual aumentada.
Se realizó otro estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma crónica según algunas formas de realización influye el aprendizaje y memoria espacial en un sujeto. La figura 80A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. Como se muestra en 8000 en la figura 80A, ratones C57BL/6 se expusieron a luz ambiental normal (N = 7) o a una luz parpadeante a 40 Hz (N = 7) según algunas formas de realización durante una hora al día durante dos semanas. Durante la tercera semana, mostrado en 8002, los ratones siguieron siendo expuestos a luz ambiental normal o una luz parpadeante a 40 Hz durante una hora cada mañana y después también se sometieron a una prueba del laberinto acuático de Morris cada tarde.
La figura 80B es un diagrama que representa la latencia para encontrar la plataforma por los ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) los días 1-4 de la tercera semana. Después de la tercera semana, se realizó un ensayo de prueba eliminando la plataforma escondida. La figura 80C es un gráfico de barras que representa el tiempo total (segundos por ensayo de 30 segundos) pasado buscando la plataforma en el cuadrante diana durante el ensayo de prueba. Similar al tratamiento de una semana, el tratamiento de tres semanas crónico aumentó el aprendizaje espacial según algunas formas de realización.
Se realizó aprendizaje inverso usando los mismos grupos de ratones de las figuras 80A-80C. La figura 81A es un diagrama de flujo que ilustra el estudio expandido. Como se muestra en 8100 en la figura 81A, ratones C57BL/6 se expusieron a luz ambiental normal o una luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización durante una hora al día durante dos semanas. Durante la tercera semana, mostrado en 8102, los ratones siguieron siendo expuestos a luz ambiental normal o una luz parpadeante a 40 Hz durante una hora cada mañana y después también se sometieron a una prueba del laberinto acuático de Morris cada tarde. Durante la cuarta semana, mostrado en 8104, los ratones siguieron siendo expuestos a luz ambiental normal o una luz parpadeante a 40 Hz durante una hora cada mañana y después también se sometieron a una prueba inversa del laberinto acuático de Morris cada tarde. La figura 81B es un diagrama que representa la latencia para encontrar la plataforma por los ratones expuestos a luz ambiental normal (NRL) y los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (40 Hz) los días 1-4 de la cuarta semana según algunas formas de realización.
Después de la cuarta semana, se realizó un ensayo de prueba eliminando la plataforma escondida. La figura 82A es un gráfico de barras que representa el tiempo total (segundos por ensayo de 30 segundos) pasado buscando la plataforma en el cuadrante diana durante el ensayo de prueba. La figura 82B es un gráfico de barras que representa el tiempo pasado en el cuadrante opuesto durante el ensayo de prueba. Los ratones expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz mostraron fuerte flexibilidad cognitiva.
La estimulación visual a frecuencia gamma proporcionó beneficios anatómicos, morfológicos, celulares y moleculares
Se realizó un estudio para examinar los efectos de exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización sobre el daño al ADN y pérdida neuronal en la corteza visual de un sujeto. Para el estudio, se usó un modelo de ratón inducible de acumulación de p25 (es decir, un ratón Tg del fragmento carboxilo terminal de creatina quinasa p25 (ratón Tg CK-p25)). El modelo de ratón Tg CK-p25 muestra distintivos patológicos clave de la EA, incluyendo pérdida neuronal profunda en el prosencéfalo, producción aumentada de péptido Aβ, patología tau, daño al a Dn , y deterioro cognitivo grave. En este modelo, se observan niveles de péptido Aβ aumentados antes de la pérdida neuronal; además, reducir la producción de péptido Aβ alivia las deficiencias de memoria en el modelo de ratón Tg CK-p25, lo que indica que este suceso opera sinérgicamente con el fragmento carboxilo terminal p25, que produce la manifestación de neurodegeneración y deterioro de la memoria.
La figura 83 es un diagrama de línea de tiempo 8300 que ilustra los cambios en ratones Tg CK-p25. Después de dos semanas 8302, los ratones muestran daño al ADN (por ejemplo, biomarcador yH2AX), péptido Aβ aumentado, y activación de microglía. Después de seis semanas 8304, los ratones muestran pérdida sináptica, pérdida neuronal, hiperfosforilación de tau, deficiencias de potenciación a largo plazo, y deterioro de la memoria.
Se realizó un estudio para comparar grupos de ratones en diferentes pautas de tratamiento. La figura 84 es un diagrama de los grupos incluyendo ratones CK-control 8400, ratones Tg CK-p25 sin tratar 8402, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (10 mg/kg al día) 8404, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz (una hora al día durante 6 semanas) según algunas formas de realización 8406, y ratones Tg CK-p25 tratados con memantina y también expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz 8408. La memantina es una medicación usada con éxito limitado para tratar e A grave bloqueando los receptores de NMDA, actuando de esta manera sobre el sistema glutamatérgico. Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios en la anatomía cerebral. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la pérdida cerebral inducida por CKp-25. La figura 85 es un gráfico de barras que compara el cambio en peso cerebral en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como con la luz parpadeante a 40 Hz. La pérdida de peso cerebral fue pronunciada en ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Sin embargo, los ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización retuvieron más peso cerebral.
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios en la morfología cerebral. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la expansión del ventrículo lateral anómala inducida por CKp-25 en sujetos. La figura 86 es un gráfico de barras que compara el cambio en veces de la expansión del ventrículo lateral en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como con la luz parpadeante a 40 Hz con la expansión en los ratones CK-control como un nivel basal. La expansión del ventrículo lateral era pronunciada en ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Los ventrículos laterales en ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización se expandían mucho menos que los ventrículos laterales en los otros ratones Tg CK-p25.
Las figuras 87A-87E son imágenes que ilustran ventrículos laterales representativos de sujetos en cada grupo. Los ventrículos laterales eran los más grandes en ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig. 87A), ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 87B), y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 87 C). Como se muestra en la figura 87D, los ventrículos laterales de ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización se expandían mucho menos. La figura 87E es un ejemplo del tamaño del ventrículo lateral basal en ratones CK-control.
Las figuras 88A-88C son diagramas de anatomía cerebral que ilustran las regiones cerebrales de interés para caracterización molecular según algunas formas de realización. La figura 88A incluye la corteza visual (V1) 8800, la corteza somatosensorial (SS1) 8802, el hipocampo 8804, y la corteza insular 8806.
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios a las capas cortical y neuronal en la corteza visual. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la pérdida de la capa cortical y neuronal inducida por CKp-25 en la corteza visual de sujetos.
La pérdida de la capa cortical se calibró usando tinción nuclear con marcadores Hoechst (es decir, colorantes fluorescentes azules para teñir el ADN). La pérdida de la capa neuronal se calibró usando NeuN, un antígeno nuclear neuronal que se usa comúnmente como un biomarcador para neuronas. La figura 89 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical V1 en cada grupo, y la figura 90 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células positivas para NeuN en V1 en cada grupo.
Las figuras 91A-91E son imágenes que ilustran las células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativas de sujetos en cada grupo. La figura 91A es un ejemplo del espesor de la capa cortical de V1 (por ejemplo, 837 ± 9 j M) y la capa neuronal de V1 (por ejemplo 725 ± 7 j M) basales en ratones cK-control.
Las capas corticales de V1 eran progresivamente más delgadas en ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización (Fig. 91D, por ejemplo 855 ± 9 j M); ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 91e , por ejemplo 821 ± 22 j M); ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig. 91B, por ejemplo 792 ± l3 j M); y ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 91C, por ejemplo 788 ± 9 j M).
Las capas neuronales de V1 en ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización eran realmente más gruesas que en los ratones CK-control (Fig. 91D, por ejemplo 743 ± 9 j M), pero después progresivamente más delgadas que en ratones CK-control en ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 91E, por ejemplo 691 ± 20 j M); ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig.
91B, por ejemplo 666 ± 14 j M); y ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 91C, por ejemplo 660 ± 7 j M).
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios a las capas cortical y neuronal en la corteza somatosensorial. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la pérdida de la capa cortical y neuronal inducida por CKp-25 en la corteza somatosensorial de sujetos.
La figura 92 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical de SS1 en cada grupo, y la figura 93 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células positivas para NeuN de SS1 en cada grupo.
Las figuras 94A-94E son imágenes que ilustran células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativas de sujetos en cada grupo. La figura 94A es un ejemplo del espesor de la capa cortical de SS1 (por ejemplo, 846 ± 10 j M) y capa neuronal de SS1 (por ejemplo 707 ± 8 j M) basales en ratones CK-control.
Las capas corticales de SS1 eran progresivamente más delgadas en ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización (Fig. 94D, por ejemplo 834 ± 9 j M); ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 94e , por ejemplo 778 ± 13 j M); ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig. 94B, por ejemplo 762 ± 17 j M); y ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 94C, por ejemplo 756 ± 11 j M).
Las capas neuronales de SS1 en ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización eran casi del mismo espesor que en los ratones CK-control (Fig. 94D, por ejemplo 705 ± 15 j M). Sin embargo, las capas neuronales de SS1 eran progresivamente más delgadas en ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 94E, por ejemplo 650 ± 11 j M); ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig.
94B, por ejemplo 630 ± 13 j M); y ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 94C, por ejemplo 629 ± 9 j M).
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios a las capas cortical y neuronal en la corteza insular. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la pérdida de la capa cortical y neuronal inducida por CKp-25 en la corteza insular de sujetos.
La figura 95 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa cortical de la corteza insular en cada grupo, y la figura 96 es un gráfico de barras que representa el espesor medio de la capa de células positivas para NeuN de la corteza insular en cada grupo.
Las figuras 97A-97E son imágenes que ilustran células con marcadores Hoechst y/o marcadores NeuN representativos de sujetos en cada grupo. La figura 97A es un ejemplo del espesor de la capa cortical (por ejemplo, 1134 ± 10 j M) y capa neuronal (por ejemplo 1010 ± 11 j M) basales de la corteza insular en ratones CK-control.
Las capas corticales eran progresivamente más delgadas en las cortezas insulares de ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización (Fig. 97D, por ejemplo 1079 ± 20 j M); ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 97C, por ejemplo 983 ± 12 j M); ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 97E, por ejemplo 965 ± 16 j M); y ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig.
97B, por ejemplo 764 ± 27 j M).
Las capas neuronales eran progresivamente más delgadas en las cortezas insulares de ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización (Fig. 97D, por ejemplo 953 ± 17 j M); ratones Tg CK-p25 sin tratar (Fig. 97B, por ejemplo 861 ± 30 j M); ratones Tg CK-p25 tratados con memantina (Fig. 97C, por ejemplo 850 ± 18 j M); y ratones Tg cK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz (Fig. 97E, por ejemplo 848 ± 15 j M).
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conserva y/o reduce los cambios al número de neuronas y/o daño al ADN. Por ejemplo, la exposición gamma redujo y/o previno la pérdida neuronas y el daño al ADN inducidos por CKp-25 en la corteza visual de sujetos.
La figura 98 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN como un porcentaje de las células positivas para NeuN en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Por tanto, el porcentaje de las células positivas para NeuN de los ratones CK-control son el 100% en los ratones CK-control, pero solo aproximadamente el 80% en ratones Tg CK-p25 sin tratar, corroborando la pérdida neuronal en el modelo de ratón CK-p25. El tratamiento con memantina previno algo de la pérdida neuronal en los ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar. La exposición a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización previno la mayoría de la pérdida neuronal en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 98 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede conservar neuronas en la corteza visual. Sin embargo, la combinación de memantina y la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz no pudo prevenir tanto la pérdida neuronal.
Las roturas bicatenarias del ADN (DSB) son un ejemplo del daño al ADN en células eucariotas, que producen inestabilidad genómica, llevando a tumorigénesis y posiblemente envejecimiento acelerado. La histona H2AX fosforilada (yH2AX) se usó como un biomarcador de respuesta celular a DSB. La figura 99 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Las células positivas para yH2AX eran casi inexistentes en ratones CK-control, pero muy altas en ratones Tg CK-p25 sin tratar, lo que indica altas cantidades de DSB y otro daño al ADN. El tratamiento con memantina redujo la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar. La exposición a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización produjo reducciones incluso mayores de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 99 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede reducir el daño al ADN en la corteza visual. Sin embargo, la combinación de memantina y la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz aumentó significativamente el número de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25.
La figura 100 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza visual representativas de los sujetos en cada grupo marcadas con tinción Hoechst (que indica células corticales), proteína fluorescente verde o GFP (que indica CK-p25), yH2AX (que indica DSB), o NeuN (que indica neuronas).
La exposición gamma también redujo la pérdida de neuronas y daño al ADN inducidos por CKp-25 en la corteza somatosensorial de sujetos. La figura 101 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN como un porcentaje de las células positivas para NeuN en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Por tanto, el porcentaje de las células positivas para NeuN de los ratones CK-control son el 100% en los ratones CK-control, pero más cercano al 80% en ratones Tg CK-p25 sin tratar, corroborando la pérdida neuronal en el modelo de ratón CK-p25. El tratamiento con memantina no pudo prevenir ninguna pérdida neuronal en los ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar excepto para en combinación con la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz, que previno la pérdida neuronal en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 101 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede conservar neuronas en la corteza somatosensorial.
La figura 102 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Las células positivas para yH2AX eran no existentes en ratones CK-control, pero muy altas en ratones Tg CK-p25 sin tratar, lo que indica altas cantidades de DSB y otro daño al ADN. El tratamiento con memantina redujo la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar. La exposición a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización produjo reducciones incluso mayores de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 102 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede reducir el daño al ADN en la corteza somatosensorial. Sin embargo, la combinación de memantina y la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz aumentó significativamente el número de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25.
La figura 103 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza somatosensorial representativas de los sujetos en cada grupo marcadas con NeuN (que incida neuronas), yH2AX (que indica DSB), GFP (que indica CK-p25), y/o tinción Hoechst (que indica células corticales).
La exposición gamma también redujo la pérdida de neuronas y daño al ADN inducidos por CKp-25 en la corteza insular de sujetos. La figura 104 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN como un porcentaje de las células positivas para NeuN en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Por tanto, el porcentaje de las células positivas para NeuN de los ratones CK-control son el 100% en los ratones CK-control, pero más cercano al 80% en ratones Tg CK-p25 sin tratar, corroborando la pérdida neuronal en el modelo de ratón CK-p25. El tratamiento con memantina previno algo de la pérdida neuronal en los ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar excepto para en combinación con la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz, que previno la menor pérdida neuronal en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 104 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede conservar neuronas en la corteza insular.
La figura 105 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Las células positivas para yH2AX eran no existentes en ratones CK-control, pero muy altas en ratones Tg CK-p25 sin tratar, lo que indica altas cantidades de DSB y otro daño al ADN. El tratamiento con memantina redujo la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar. La exposición a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización produjo reducciones similares de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 105 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede reducir el daño al ADN en la corteza insular. Sin embargo, la combinación de memantina y la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz aumentó significativamente el número de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25.
La figura 106 es una serie de imágenes que ilustran muestras de corteza insular representativas de los sujetos en cada grupo marcadas con NeuN (que incida neuronas), yH2AX (que indica DSB), GFP (que indica CK-p25), o tinción Hoechst (que indica células corticales).
La exposición gamma también redujo la pérdida de neuronas y daño al ADN inducidos por CKp-25 en el hipocampo de sujetos. La figura 107 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para NeuN como un porcentaje de las células positivas para NeuN en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Por tanto, el porcentaje de las células positivas para NeuN de los ratones CK-control son el 100% en los ratones CK-control, pero más cercano al 80% en ratones Tg CK-p25 sin tratar, corroborando la pérdida neuronal en el modelo de ratón CK-p25. El tratamiento con memantina con o sin exposición a la luz parpadeante a 40 Hz previno algo de la pérdida neuronal en los ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar, que previno la menor pérdida neuronal en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 107 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede conservar neuronas en el hipocampo.
La figura 108 es un gráfico de barras que compara la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz. Las células positivas para yH2AX eran no existentes en ratones CK-control, pero muy altas en ratones Tg CK-p25 sin tratar, lo que indica altas cantidades de DSB y otro daño al ADN. El tratamiento con memantina redujo la cantidad de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25 comparado con el grupo sin tratar. La exposición a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización produjo mejores reducciones de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25. Por tanto, la figura 108 ilustra cómo el tratamiento de parpadeo visual a 40 Hz según algunas formas de realización puede reducir el daño al ADN en el hipocampo. Sin embargo, la combinación de memantina y la exposición a la luz parpadeante a 40 Hz aumentó significativamente el número de células positivas para yH2AX en ratones Tg CK-p25.
La figura 109 es una serie de imágenes que ilustran muestras de hipocampo representativas de los sujetos en cada grupo marcados con tinción Hoechst (que indica células corticales), GFP (que indica CK-p25), yH2AX (que indica DSB), o NeuN (que incida neuronas).
Se mostró que la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización conservaba sinapsis y/o reducía pérdidas sinápticas. Los cambios en la conectividad sináptica se pueden cuantificar usando marcadores específicos para sinapsis glutamatérgicas (por ejemplo, VGluT1, VGluT2, PSD95y GluR2) y sinapsis GABAérgicas (por ejemplo, GAD y Vg AT).
Por ejemplo, la exposición gamma redujo la pérdida sináptica inducida por CKp-25 en la corteza visual de sujetos. La figura 110 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de sinapsis glutamatérgicas (usando VGluT1) y sinapsis GABAérgicas (usando GAD65) como porcentaje de la densidad de puntos sinápticos basal en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz.
La exposición gamma también redujo la pérdida sináptica inducida por CKp-25 e incluso aumentó la densidad de puntos sinápticos en la corteza somatosensorial de sujetos. La figura 111 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de sinapsis glutamatérgicas (usando VGluT1) y sinapsis GABAérgicas (usando GAD65) como porcentaje de la densidad de puntos sinápticos basal en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz.
La exposición gamma también redujo la pérdida sináptica inducida por CKp-25 en la corteza insular de sujetos. La figura 112 es un gráfico de barras que compara la densidad de puntos de sinapsis glutamatérgicas (usando VGluT1) y sinapsis GABAérgicas (usando GAD65) como porcentaje de la densidad de puntos sinápticos basal en ratones CK-control para los ratones CK-control, ratones Tg CK-p25 sin tratar, ratones Tg CK-p25 tratados con memantina, ratones Tg CK-p25 expuestos a la luz parpadeante a 40 Hz según algunas formas de realización, y ratones Tg CK-p25 tratados tanto con memantina como la luz parpadeante a 40 Hz.
La figura 113A es una imagen que ilustra una muestra representativa con una tinción Hoechst (que indica células corticales). La figura 113B es una imagen que ilustra VGluT1 (que indica sinapsis glutamatérgicas) en la muestra representativa. La figura 113C es una imagen que ilustra GAD65 (que indica sinapsis GABAérgicas) en la muestra representativa. La figura 113D es una imagen que ilustra tinción Hoechst, VGluT1 y GAD65 en la muestra representativa. Las figuras 113E y 113F ilustran un método de cuantificación de puntos usando GAD65. La figura 113E es una imagen binaria del GAD65 convertido de la figura 113C. Se usó el software ImageJ (disponible de los Institutos Nacionales de Salud de EE UU, Bethesda, Maryland) para cuantificar la imagen binaria, como se muestra en la figura 113F.
Se realizó un estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma según algunas formas de realización afecta la vasculatura cerebral. Los ratones se colocaron en una caja oscura y se expusieron a parpadeo de diodo emisor de luz (LED) a 40 Hz o luz constante apagada (oscuridad) durante una hora. Después de la estimulación, los ratones se sacrificaron y perfundieron. Se tiñeron secciones cerebrales con lectina unida a un fluoróforo para marcar fluorescentemente los vasos sanguíneos. Usando imagenología confocal, se midieron cambios en el tamaño de la vasculatura (es decir, diámetro de los vasos sanguíneos). Se observó vasodilatación después de una hora de parpadeo LED a 40 Hz.
La figura 128A es una serie de imágenes de inmunofluorescencia representativas que ilustran la vasculatura agrandada en la corteza visual según algunas formas de realización. La figura 128B es un gráfico de barras que representa el diámetro de vasos sanguíneos en la corteza visual y que ilustra un aumento en el diámetro de vasos sanguíneos después de exposición gamma según algunas formas de realización.
Por tanto, se demostró que la exposición y/o administración gamma proporciona beneficios anatómicos (por ejemplo, prevención y/o reducción de la pérdida de peso cerebral y agrandamiento de la vasculatura), morfológicos (por ejemplo, prevención y/o reducción de expansión ventricular anómala y pérdida de espesor de capa cortical), celulares (por ejemplo, prevención y/o reducción de pérdida neuronal), y moleculares (por ejemplo, prevención y/o reducción de daño al ADN y pérdida sináptica).
Además, se mostró que la exposición y/o administración gamma era neuroprotectora. Después del tratamiento gamma, el modelo de ratón Tg CK-p25 -que de otra manera muestra niveles aumentados de péptido Aβ, pérdida neuronal profunda, daño al ADN, pérdida sináptica, hiperfosforilación de tau, deficiencias de potenciación a largo plazo, y deterioro cognitivo/de memoria grave- mostró conservación relativa de estructura y/o función neuronal (por ejemplo, mantenimiento/prevención de medidas de enfermedad y/o evolución de enfermedad reducida/ralentizada) y, en algunos casos, sugería mejora de la estructura y/o función neuronal.
La estimulación auditiva a frecuencia gamma indujo no invasivamente cambios de microglía en sujetos
En algunas formas de realización, la exposición y/o administración gamma incluye estimulación auditiva. La estimulación auditiva puede incluir pulsos o clics sonoros. Un estímulo sonoro puede incluir una serie de clics de aproximadamente 35 pulsos o clics sonoros por segundo (clics/s) hasta aproximadamente 45 clics/s. La figura 114 es un diagrama de estímulos que ilustra un estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. El estímulo en la figura 114 tiene una frecuencia de clics de 40 clics/s, con 25 ms entre cada clic, y cada clic tiene una duración de 1 ms.
En algunas formas de realización, un estímulo sonoro tiene una frecuencia de aproximadamente 10 Hz a aproximadamente 100 kHz, de aproximadamente 12 Hz a aproximadamente 28 kHz, de aproximadamente 20 Hz a aproximadamente 20 kHz, y/o de aproximadamente 2 kHz a aproximadamente 5 kHz. Por ejemplo, cada pulso o clic sonoro en una serie de clics puede tener una frecuencia de aproximadamente 10 kHz.
En algunas formas de realización, un estímulo sonoro tiene un nivel de presión sonora de aproximadamente 0 dB a aproximadamente 85 dB, de aproximadamente 30 dB a aproximadamente 70 dB, y/o de aproximadamente 60 dB a aproximadamente 65 dB. Por ejemplo, cada pulso o clic sonoro en una serie de clics puede tener un nivel de presión sonora de aproximadamente 65 dB.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva inducía cambios en estado celular de microglía en sujetos según algunas formas de realización. Se realizó un estudio para examinar si la exposición y/o administración gamma auditiva induce la activación de microglía en la corteza auditiva de sujetos según algunas formas de realización. Se usó un estímulo de serie de clics a 40 Hz similar a la figura 114, el estímulo tiene una frecuencia de clic de aproximadamente 40 clics/s, cada clic tiene una duración de aproximadamente 1 ms a un tono de aproximadamente 10 kHz y aproximadamente 60-65 dB. Se hipotetizó que el estímulo de serie de clics entrena las interneuronas PV+ en la corteza auditiva, regulando de esta manera exógenamente las oscilaciones gamma en la corteza auditiva.
La figura 115 es un diagrama de flujo que ilustra el estudio. En la figura 115, ratones WT se enjaularon en su jaula habitual 11500. Durante una hora al día, durante siete días consecutivos (días 1-7), los ratones se movieron a una caja de comportamiento (es decir, una cámara insonorizada) 11502. Mientras estaban en la caja de comportamiento 11502, un primer grupo de ratones se expuso a silencio, y un segundo grupo de ratones se expuso al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. Después de cada hora en la caja de comportamiento 11502, los ratones se devolvieron a su jaula habitual 11500. El día 8, los ratones se sacrificaron para recogida de tejido y tinción 11504.
El tejido se examinó para un nivel de células de microglía, cambios morfológicos en las células de microglía, y activación de microglía, indicado por el tamaño del soma. La figura 116A es un gráfico de barras que representa el número medio de microglía en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). Se observaron más células de microglía en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. La figura 116B es un gráfico de barras que representa el cambio medio en veces de la longitud de las proyecciones de microglía en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). El cambio medio en veces de la longitud de las proyecciones de microglía era significativamente menor en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. La figura 116C es un gráfico de barras que representa el cambio medio en veces del tamaño del soma de microglía en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). El cambio medio en veces del tamaño del soma de microglía era significativamente mayor en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics, lo que indica mayor activación de microglía según algunas formas de realización.
La figura 117A es una imagen representativa de las células de microglía en ratones expuestos a silencio. La figura 117B es una imagen representativa de las células de microglía en ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. Las proyecciones y el soma de la microglía son visiblemente diferentes entre las figuras 117A y 117B según algunas formas de realización. La figura 118A es una imagen aumentada de la figura 117B de una célula de microglía de un ratón expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. Se ha resaltado una proyección 11800 de la célula de microglía. Mientras tanto, la figura 118B es una imagen aumentada de la figura 117A de una célula de microglía de un ratón expuesto a silencio. Se ha resaltado una proyección 11802 de la célula de microglía para mostrar su longitud relativa a la proyección comparativamente más corta 11800 de la célula de microglía de un ratón expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
La figura 119A es una imagen aumentada de la figura 117B de una célula de microglía de un ratón expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. El área del soma 11900 de la célula de microglía se ha resaltado. Mientras tanto, la figura 119B es una imagen aumentada de la figura 117A de una célula de microglía de un ratón expuesto a silencio. El área del soma 11902 de la célula de microglía se ha resaltado para mostrar su tamaño relativo al soma comparativamente mayor 11900 de la célula de microglía de un ratón expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva inducía fenotipo similar a activación de microglía en sujetos según algunas formas de realización. El estudio de la figura 115 se repitió con ratones Tg 5XFAD según algunas formas de realización. El tejido se examinó para un nivel de células de microglía, cambios morfológicos en las células de microglía (por ejemplo, longitud de las proyecciones), y activación de microglía (por ejemplo, indicado por el tamaño del soma). La figura 120A es un gráfico de barras que representa el número medio de microglía por campo de imagen en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). Se observaron significativamente más células de microglía en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. La figura 120B es un gráfico de barras que representa el cambio en veces medio del tamaño del soma de microglía en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). El cambio en veces medio del tamaño del soma era significativamente mayor en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics, lo que indica mayor activación de microglía según algunas formas de realización. La figura 120C es un gráfico de barras que representa el cambio en veces medio en la longitud de las proyecciones de microglía en ratones expuestos a silencio (No estim) comparado con ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim). El cambio en veces medio de la longitud de las proyecciones era significativamente menor en los ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
La figura 121A es una imagen representativa de las células de microglía en ratones expuestos a silencio. La figura 121B es una imagen representativa de las células de microglía en ratones expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. Las proyecciones y el soma de la microglía son visiblemente diferentes entre las figuras 121A y 121B con longitud de proyecciones comparativamente más corta y mayor tamaño de soma en la microglía de un ratón expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
La estimulación auditiva a frecuencia gamma reduce no invasivamente Ap en la corteza auditiva e hipocampo de sujetos
Se mostró que la estimulación gamma auditiva disminuía los niveles de Aβ en sujetos según algunas formas de realización. El estudio de la figura 115 se repitió con ratones Tg 5XFAD de seis meses de edad según algunas formas de realización. El día 8 la corteza auditiva y el hipocampo se disecaron. Se usó ELISA para medir los niveles de isoformas de Aβ soluble e insoluble, incluyendo isoforma del péptido Aβi-40 e isoforma del péptido Aβ i-42. Aβ insoluble se trató con guanidina 5 M-HCl durante tres horas con el fin de solubilizar las placas.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva disminuía los niveles de Aβ soluble en sujetos según algunas formas de realización. La figura 122A es un gráfico de barras que representa niveles mucho menores de isoforma soluble del péptido Aβi-42 en la corteza auditiva de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma soluble del péptido Aβi-42 en la corteza auditiva de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura 122B es un gráfico de barras que representa niveles menores de isoforma soluble del péptido Aβ i-40 en la corteza auditiva de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma soluble del péptido Aβ i-40 en la corteza auditiva de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i22C es un gráfico de barras que representa niveles mucho menores de isoforma soluble del péptido Aβ i-42 en el hipocampo de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma soluble del péptido Aβi-42 en el hipocampo de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i22D es un gráfico de barras que representa niveles menores de isoforma soluble del péptido Aβ i-40 en la corteza auditiva de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma soluble del péptido Aβi-40 en el hipocampo de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva disminuía los niveles de Aβ insoluble en sujetos según algunas formas de realización. La figura i23A es un gráfico de barras que representa niveles mucho menores de isoforma insoluble del péptido Aβ i-42 en la corteza auditiva de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma insoluble del péptido Aβi-42 en la corteza auditiva de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i23B es un gráfico de barras que representa niveles menores de isoforma insoluble del péptido Aβi-40 en la corteza auditiva de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma insoluble del péptido Aβ i-40 en la corteza auditiva de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i23C es un gráfico de barras que representa niveles mucho menores de isoforma insoluble del péptido Aβi-42 en el hipocampo de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma insoluble del péptido Aβi-42 en el hipocampo de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i23D es un gráfico de barras que representa niveles menores de isoforma insoluble del péptido Aβi-40 en el hipocampo de ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) relativo a los niveles de isoforma insoluble del péptido Aβ i-40 en el hipocampo de ratones expuestos a silencio (No Estim) según algunas formas de realización.
La figura i24A es una imagen representativa de las células de microglía en ratones 5XFAD expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. La figura i24B es una imagen representativa de las células de microglía en ratones 5XFAD expuestos a silencio. Las proyecciones y el soma de la microglía son visiblemente diferentes entre las figuras i24A y i24B con longitud de proyecciones comparativamente más corta y mayor tamaño de soma en la microglía de un ratón 5XFAD expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
La figura 124C es una imagen representativa de las células de microglía en ratones WT expuestos a silencio. La figura 124D es una imagen representativa de las células de microglía en ratones WT expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización. Las proyecciones y el soma de la microglía son visiblemente diferentes entre las figuras 124C y 124D con longitud de proyecciones comparativamente más corta y mayor tamaño de soma en la microglía de un ratón WT expuesto al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización.
Por tanto, según algunas formas de realización, la estimulación auditiva no invasiva a una frecuencia gamma fomentó las oscilaciones gamma y una profunda reducción en la patología asociada a EA en la corteza auditiva y el hipocampo.
La estimulación auditiva a frecuencia gamma tuvo efectos positivos en el comportamiento del sujeto
Se mostró que la estimulación gamma auditiva mejoraba el reconocimiento en sujetos según algunas formas de realización. La figura 125A es un diagrama de flujo que ilustra una prueba de reconocimiento de un objeto novedoso realizada usando ratones 5XFAD expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización y ratones 5XFAD expuestos a silencio. La prueba evalúa una capacidad de un sujeto para reconocer objetos novedosos de los familiares (es decir, memoria de reconocimiento) basado en la tendencia de los roedores a pasar más tiempo explorando un objeto novedoso que un objeto familiar. Se usó un índice de reconocimiento IR para comparar los sujetos:
Figure imgf000052_0001
En la figura 125A, los ratones 5XFAD se habituaron a un entorno 12500. En el tiempo T1, se introdujeron dos objetos novedosos 12502. Después en el tiempo T2, después de una hora de reposo, los ratones se expusieron a un objeto familiar y un objeto novedoso 12504, 12506 durante una hora. La figura 125b es un gráfico de barras que los resultados de la prueba de reconocimiento del objeto novedoso en la que los ratones expuestos al estímulo de serie de clics tuvieron mayor IR, lo que indica que los ratones expuestos al estímulo de serie de clics pasaron mucho más tiempo con el objeto nuevo que el objeto familiar debido a mejor memoria de reconocimiento según algunas formas de realización.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva mejoraba la discriminación en sujetos según algunas formas de realización. La figura 126A es un diagrama de flujo que ilustra una prueba de localización de un objeto novedoso realizada usando ratones 5XFAD expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización y ratones 5XFAD expuestos a silencio. La prueba evalúa la memoria espacial y/o discriminación basada la tendencia de los roedores a pasar más tiempo explorando un objeto recién localizado. Se usó un índica de reconocimiento IR para comparar los sujetos:
Figure imgf000052_0002
En la figura 126A, los ratones 5XFAD se habituaron a un entorno 12600. En el tiempo T1, se introdujeron dos objetos en primeras localizaciones 12602. Después en el tiempo T2, después de una hora de reposo, los ratones se expusieron a uno de los objetos en su primera localización y el otro objeto localizado en una nueva segunda localización 12604, 12606 durante una hora. La figura 126B es un gráfico de barras que representa los resultados de la prueba de localización del objeto novedoso en la que los ratones expuestos al estímulo de serie de clics tuvieron mayor IR, lo que indica que los ratones expuestos al estímulo de serie de clics pasaron mucho más tiempo con el objeto que se había movido que con el objeto que permaneció en la misma localización debido a mejor memoria espacial y/o discriminación según algunas formas de realización.
Se mostró que la estimulación gamma auditiva mejoraba la memoria espacial en sujetos según algunas formas de realización. Se realizó una prueba en el laberinto acuático de Morris usando ratones 5XFAD expuestos al estímulo de serie de clics según algunas formas de realización y ratones 5XFAD expuestos a silencio. Como se ha descrito anteriormente, la prueba evalúa la memoria espacial y/o de referencia basado en señales usadas por los sujetos para navegar desde localizaciones iniciales alrededor del perímetro de una arena de piscina abierta para localizar una plataforma de escape sumergida. La prueba se evaluó a través de ensayos repetidos, y la memoria espacial y/o de referencia se determinó por preferencia por el área de la plataforma cuando la plataforma está ausente.
La figura 127A es un gráfico que representa la latencia media para encontrar la plataforma por los ratones expuestos a silencio (No Estim) y los ratones expuestos al estímulo de serie de clics (Estim) cada día según algunas formas de realización. La figura 127B es un gráfico de barras que representa los resultados de un ensayo de prueba en el que la plataforma se eliminó. Los ratones expuestos al estímulo de serie de clics pasaron más tiempo buscando la plataforma ausente en el cuadrante diana que los ratones expuestos a silencio, indicando de esta manera que los ratones expuestos al estímulo de serie de clics tenían mejor memoria espacial y/o de referencia según algunas formas de realización.
Por tanto, según algunas formas de realización, la estimulación auditiva no invasiva a una frecuencia gamma indujo activación de microglía, redujo patología asociada a EA (por ejemplo, Aβ), y mejoró significativamente las deficiencias cognitivas (en, por ejemplo, reconocimiento, discriminación, y memoria espacial). Con opciones fáciles y accesibles para la administración (incluyendo autoadministración), la estimulación gamma auditiva tiene el potencial para grandes aplicaciones comerciales, incluyendo, pero no limitadas a, aplicaciones para uso casero o móvil (por ejemplo, usar auriculares que eliminan el ruido). Además del potencial de autoadministración, los médicos y/o investigadores pueden administrar un paradigma de estimulación a sujetos que varían desde modelos animales a pacientes humanos según algunas formas de realización. Los médicos y/o investigadores pueden encontrar útil combinar estimulación gamma auditiva con varias formas de seguimiento. Por ejemplo, una sesión terapéutica puede incluir colocar un sujeto en una habitación insonorizada o suministrar al sujeto auriculares que eliminan el ruido u otro dispositivo para limitar la interferencia. El sujeto se puede seguir durante la estimulación usando, por ejemplo, resonancia magnética funcional (RMf) para cualquier cambio del estado del cerebro beneficioso.
Métodos experimentales
Animales
Todo el trabajo animal fue aprobado por el Comité para el Cuidado Animal de la División de Medicina Comparativa (Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts). Se produjeron ratones adultos (tres meses de edad) macho doble Tg 5XFAD Cre cruzando ratones Tg 5XFAD con la línea Tg Cre dirigida por el promotor de PV o CW2. Los ratones adultos (5 meses de edad) machos y hembras APP/PS1 fueron regalados del Tonegawa Laboratory (Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts). Se obtuvieron ratones adultos (4 meses de edad) machos TauP301S de Jackson Laboratory. Se obtuvieron ratones WT envejecidos (8 meses de edad, C57Bl/6) de Jackson Laboratory (Bar Harbor, Maine). Los ratones se enjaularon en grupos de 3-5 en un ciclo estándar de 12 horas de luz/12 horas de oscuridad, y todos los experimentos se realizaron durante el ciclo de luz. Se proporcionaron alimentos y agua ad libitum a menos que se indique de otra manera. Los hermanos de camada se asignaron aleatoriamente a cada condición por el experimentador. El experimentador no conocía los genotipos animales durante el procesamiento de tejido y el registro electrofisiológico y análisis. No excluyeron animales del análisis.
Vectores AAV
Se obtuvieron partículas de virus adenoasociados de serotipo 5 del Vector Core Facility (La Universidad de Carolina del Norte, Chapel Hill, Carolina del Norte). El virus AAV5 contenía ChR2 fusionada a proteína fluorescente amarilla mejorada (EYFP) en un marco abierto de lectura con doble sitio flox, invertido (DIO) dirigido por el promotor EF1a (véase, por ejemplo, la figura 9). Se usó una construcción AAV DIO EYFP como control.
Procedimientos quirúrgicos
Ratones 5XFAD/PV-Cre o CW2 de tres meses de edad se anestesiaron con una inyección intraperitoneal de una mezcla de ketamina (1,1 mg kg-1) y xilacina (0,16 mg kg-1). Se hizo una pequeña craneotomía 2,0 mm posterior al bregma y 1,8 mm lateral a la línea media en el lado izquierdo. El virus se administró a través de una pequeña durotomía mediante una micropipeta de vidrio unida a un Quintaessential Stereotaxic Injector™ (disponible de Stoelting Co., Wood Dale, Illinois). La micropipeta de vidrio se bajó a 1,2 mm por debajo de la superficie cerebral. Se inyectó un bolo de 1 |jl de virus (Aa V DIO ChR2-EYFP o AAV DIO EYFP; 2 X 1012 moléculas víricas por ml) en la región CA1 del hipocampo a 0,075 j l min-1. La pipeta permaneció en su sitio durante 5 min después de la inyección antes de ser retirada del cerebro. Se bajó un implante de fibra óptica unilateral (diámetro del núcleo 300 jm , disponible de Thorlabs Inc., Newton, Nueva Jersey) a 0,9 mm por debajo de la superficie cerebral alrededor del sitio de inyección. Dos pequeños tornillos anclados a los bordes anterior y posterior del sitio quirúrgico se unieron con pegamento dental para asegurar el implante en su sitio. Para los registros electrofisiológicos ratones bitransgénicos 5XFAD/PV-Cre machos adultos (tres meses de edad) y hermanos de camada 5XFAD negativos (para registros en CA1), o ratones 5XFAD y sus hermanos de camada WT (para registros de la corteza visual) se anestesiaron usando isoflurano y se colocaron en un marco estereotáctico. El cuero cabelludo se afeitó, se aplicó pomada oftálmica (por ejemplo, Puralube® Vet Ointment (Dechra Pharmaceuticals PLC, Northwich, Reino Unido)) a los ojos, y se usaron el antiséptico Betadine® (disponible de Purdue Products L.P., Stamford, Connecticut) y etanol al 70% para esterilizar el área quirúrgica. Para registros en CA1, se abrió una craneotomía (en mm, desde el bregma: -2 A/P, 1,8 M/L) para administrar 1 j l de virus a CA1 (como se ha descrito anteriormente). El sitio de craneotomía diana para registros de LFP se marcó en el cráneo (en mm, desde el bregma: -3,23 A/P, 0,98 M/L para CA1 y 2,8 A/P, 2,5 M/L para la corteza visual), tres tornillos autorroscantes (por ejemplo, F000CE094, disponible de Morris Precision Screws and Parts, Southbribge, Massachusetts) se unieron al cráneo, y una placa de cabeza de acero inoxidable personalizada se fijó usando cemento dental (por ejemplo, C&B Metabond®, disponible de Parkell Inc., Egdewood, Nueva York). El día de la primera sesión de registro, se usó un taladro dental para abrir las craneotomías de LFP (por ejemplo, 300-400 jm de diámetro) adelgazando primero el cráneo hasta aproximadamente 100 jm de espesor, y después usando una aguja de calibre 30 para hacer una pequeña apertura. La craneotomía se selló después con un elastómero de silicona estéril (por ejemplo, adhesivo Kwik-Sil™ , disponible de World Precision Instruments, Inc., Sarasota, Florida) hasta el registro ese día y entre sesiones de registro.
Protocolo de estimulación optogenética
De dos a cuatro semanas después de la inyección de virus y la colocación del implante, que proporciona tiempo para que los ratones se recuperen y se sometan al entrenamiento conductual para animales usado para electrofisiología, y que el virus se exprese en las neuronas, las neuronas CA1 hipocámpicas se manipularon optogenéticamente. Un láser DPSS de 200 mW 4793 nm se conectó a un cable de conexión con un conector de canal de fibra/de contacto físico en cada extremo. Durante el experimento, se administró 1 mW (medido desde el extremo de la fibra) de estimulación óptica durante una hora. Para análisis moleculares y bioquímicos, cada animal recibió uno de tres protocolos de estimulación: estimulación a 8 Hz, 40 Hz, o aleatoria (se administraron pulsos de luz con un intervalo aleatorio determinado mediante un proceso de Poisson con una frecuencia media de 40Hz) o para registros electrofisiológicos cada animal recibió todas condiciones de estimulación intercaladas durante los registros.
Protocolo de estimulación visual
Quince minutos antes del experimento los ratones 5XFAD se trataron con solución salina (control) o picrotoxina (0,18 mg/kg). Para análisis moleculares y bioquímicos los ratones se colocaron después en una cámara oscura iluminada por una bombilla LED y se expusieron a una de cinco condiciones de estimulación: oscuridad, luz, parpadeo a 20 Hz, parpadeo a 40 Hz, o parpadeo a 80 Hz (12,5 ms de luz encendida, 12,5 ms de luz apagada) durante una hora (véase, por ejemplo, la figura 43A). Para registros electrofisiológicos cada animal recibió condiciones de estimulación de oscuridad, luz, parpadeo a 40 Hz o aleatoria (los pulsos de luz se administraron con un intervalo aleatorio determinado mediante un proceso de Poisson con un intervalo medio de 40Hz) intercaladas en bloques de 10 s durante los registros.
Entrenamiento conductual y entorno de realidad virtual (RV) para electrofisiología
Para registros de CA1, los animales con la cabeza fijada corrieron en una cinta esférica de 8” soportada por un cojín de aire a través de un entorno de realidad virtual, como se describe en Harvey et al. El movimiento de la cinta esférica se midió mediante un ratón óptico y se alimentó al software de realizad virtual, corriendo en el entorno de computación MATLAB® (versión del software 2013b, disponible de MathWorks, Natick, Massachusetts). El entorno virtual consistía en una pista lineal con dos pequeños cerramientos en los extremos donde el animal podría volverse. Se recompensó a los animales con leche condensada edulcorada (diluida 1:2 en agua) en cada extremo de la pista para visitas alternantes a cada extremo de la pista. Los animales aprendieron a correr en la pista lineal virtual durante aproximadamente una semana. Se dejó que los animales se recuperaran de a cirugía durante una semana, y se habituaran al manejo durante uno a dos días antes de empezar el entrenamiento conductual. Para aprender a maniobrar en la cinta y acomodarse en el entorno de ensayo, los primeros dos días de entrenamiento los animales se colocaron en la cinta esférica con el sistema de realidad virtual apagado y fueron recompensados con leche condensada edulcorada. El segundo día de entrenamiento en la cinta esférica, la comida de los animales se restringió para motivarlos a correr. Los animales se restringieron a no más del 85% de su peso basal y típicamente pesaron más del 88% de su peso basal. A partir del tercer día y hasta el final del entrenamiento (típicamente 5-siete días) los animales se colocaron en la cinta durante cantidades crecientes de tiempo (de 30 min a 2 horas) corriendo en la pista lineal de la RV. Se recompensó a los animales con leche condensada edulcorada diluida (1:2) en el extremo de la pista lineal después de atravesar la longitud de la pista. Entre las sesiones de registro, se dio a los animales sesiones de entrenamiento de actualización para mantener en rendimiento conductual. Para registros de la corteza visual, los animales corrieron en la cinta esférica mientras se exponían a condiciones de oscuridad, luz, o luz parpadeante (descrito posteriormente en la adquisición de datos). Antes de los registros los animales aprendieron a maniobrar en la cinta y acostumbrarse en el entorno de ensayo al ser colocados en la cinta esférica (con el sistema de realidad virtual apagado) y recibiendo recompensa de leche condensada edulcorada sin diluir.
Adquisición de datos de electrofisiología
Para estimulación optogenética de CA1 durante el registro, una fibra óptica central de 300 pm se avanzó a través de la craneotomía usada para administrar virus a CA1 a una profundidad de 900 pm en el cerebro. Se administraron pulsos lumínicos que eran 1 ms y 1 mW (medido desde el extremo de la fibra) a través de un láser DPSS (estado sólido bombeado por diodo) a 473 nm (como se ha descrito anteriormente). Para evitar artefactos fotoeléctricos, la actividad neural se registró con electrodos de vidrio. Los electrodos de LFP se extrajeron de pipetas de vidrio de borosilicato (por ejemplo, disponibles de Warner Instruments, Hamden Connecticut) o un extractor de micropipetas basado en filamento (por ejemplo, un extractor de micropipetas P-97 Flaming/Brown™ , disponible de Sutter Instrument Co., Novato, California), a una punta fina, que después se rompió manualmente de vuelta a un diámetro de aproximadamente 10-20 pm y después se llenó con solución salina estéril. Para registros en CA1 el electrodo de LFP se avanzó a través de la craneotomía de registro de LFP a un ángulo de 60 grados posterior al plano frontal y 45 grados inferior al plano horizontal hasta que se observaron firmas electrofisiológicas claras de la capa piramidal del estrato del hipocampo (ondas theta de aproximadamente 600-1000 pV mientras el animal estaba corriendo, claramente distinguibles de las SWR durante la inmovilidad, múltiples descargas mayores de 150 pV, véase, por ejemplo, las figuras 2A-2B). Para registros de la corteza visual el electrodo de LFP se avanzó verticalmente a través de la craneotomía de registro de LFP a una profundidad 600-900 pm y se observaron múltiples descargas mayores de 150 pV. Los datos se adquirieron con una tasa de muestreo de 20 kHz y filtrado de paso de banda 1 Hz-1 kHz. Los animales corrieron en la cinta esférica o descansaron durante periodos prolongados. Para las sesiones de estimulación optogenética, los datos se registraron durante 30 minutos antes de que empezara cualquier estimulación. Después la estimulación se administró a frecuencia gamma (40 Hz), aleatoria (como se describe en estimulación optogenética) o theta (8 Hz) durante periodos de 10 s intercalados con periodos basales de 10 s (sin estimulación). En dos animales, la estimulación de cada tipo o el estado basal se administró durante periodos de 5 min en lugar de periodos de 10 s. Cada 30 minutos de registros de estimulación fueron seguidos por 5-30 minutos de registro sin estimulación. Para sesiones de estimulación visual con luz parpadeante, luces de tiras LED rodeando las luces del animal se hicieron parpadear a frecuencia gamma (40 Hz), aleatoria (como se describe anteriormente en el protocolo de estimulación visual), theta (8 Hz) o 20 Hz durante periodos de 10 s, o estuvieron encendidas continuamente durante periodos de 10 s, intercalados con periodos de 10 s con las luces apagadas. Se hicieron unos pocos registros por encima de la superficie cerebral durante la luz parpadeante para asegurar que las luces no crearon ruido eléctrico o fotoeléctrico durante el registro. Las sesiones de registro se terminaron después de aproximadamente 3-5 horas. Los animales tenían 3-4 meses de edad en el momento del registro. Análisis de los registros de electrofisiología
Detección de descargas
Las descargas se detectaron por umbralización de la señal de paso de banda de 300-6000 Hz. El umbral era la mediana de la señal filtrada más cinco veces un estimador robusto de la desviación estándar de la señal filtrada (mediana/0,675) para evitar contaminación de la medida de la desviación estándar por las descargas (véase, por ejemplo, Rossant et al., "Spike Sorting for Large, Dense Electrode Arrays," bioRxiv doi: dx_doi_org 10.1101_015198 (16 Feb., 2015)).
Potencial de campo local (LFP)
Los rastros registrados se submuestrearon a 2 kHz y después se filtraron a paso de banda entre 1 a 300 Hz.
Detección de theta y SWR
La actividad a través de la red del hipocampo cambia marcadamente cuando los animales corren o se sientan tranquilamente y estos cambios con frecuencia se denominan diferentes estados de red. Estos estados de red son claramente distinguibles por la presencia o ausencia de oscilaciones de LFP en diferentes bandas de frecuencia. Cuando los animales corrían, se observaron oscilaciones theta (4-12 Hz) grandes en CA1 como otros han mostrado (véase, por ejemplo, Fig. 2A). Cuando los animales se sentaban tranquilamente, las oscilaciones theta ya no eran visibles y se registraron SWR, oscilaciones de alta frecuencia de 150-250 Hz que duran aproximadamente 50-100 ms y están asociadas con estallidos de actividad de población (véase, por ejemplo, Fig. 2B). Las SWR se detectaron (véase, por ejemplo Fig.4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B, 7B, y 8) cuando la amplitud de envolvente del rastro filtrado era mayor que cuatro desviaciones estándar por encima de la media durante al menos 15 ms. La amplitud de envolvente se calculó tomando el valor absoluto de la transformada de Hilbert del LFP filtrado. Se ha confirmado que los resultados divulgados en el presente documento se mantienen cuando se usa un umbral mayor para la detección de SWR, 6 desviaciones estándar por encima de la media, que detecta SWR mayores (véase, por ejemplo, Fig. 6C y 7C). Para detectar theta (véase, por ejemplo, Fig. 3A y 3C), el LFP se filtró por paso de banda para theta (4-12 Hz), delta (1-4 Hz) y beta (12-30 Hz) usando un filtro igualmente ondulado FIR. La proporción de theta a delta y beta ('proporción theta') se computó como la amplitud de envolvente theta dividida por la suma de las amplitudes de envolvente delta y beta. Los periodos theta se clasificaron como tales cuando la proporción theta era mayor que una desviación estándar por encima de la media durante al menos dos segundos y la proporción alcanzó un pico de al menos dos desviaciones estándar por encima de la media. Los periodos no theta se clasificaron como tales cuando la proporción theta era menor que uno durante al menos dos segundos. Las SWR, periodos theta, y periodos no theta se inspeccionaron visualmente para asegurar que estos criterios detectaban de forma precisa, sWr , periodos theta, y periodos no theta, respectivamente.
Espectro de energía
El análisis espectral se realizó usando métodos de múltiples distribuidores (por ejemplo, software de fuente abierta Chronux, disponible de Mitra Lab en Cold Spring Habor Laboratory, Cold Spring Habor, Nueva York, producto tiempoancho de banda = 3, número de distribuidores = 5). Para examinar los espectros de energía sin estimulación (véase, por ejemplo, Fig. 3A y 3C), solo se incluyeron periodos theta: los periodos theta mayores de 5 segundos se dividieron en ensayos de 5 segundos y la densidad espectral de energía media se computó para cada animal durante estos ensayos. Para examinar los espectros de energía durante la optogenética (véase, por ejemplo, Fig. 13A y 6C) y estimulación visual (véase, por ejemplo, Fig. 43B y 43C), los datos se dividieron en ensayos de 10 segundos de cada condición de estimulación o periodos basales, y la densidad espectral de energía media se computó para cada animal durante estos ensayos.
Gamma durante las SWR
Los espectrogramas se computaron usando métodos de múltiples distribuidores (por ejemplo, software de fuente abierta Chronux, disponible de Mitra Lab en Cold Spring Habor Laboratory, Cold Spring Habor, Nueva York). El espectrograma se computó para cada SWR incluyendo una ventana de 400 ms antes y después del pico de la SWR. Después un espectrograma con puntuación z se computó en cada banda de frecuencia usando la media y desviación estándar el espectrograma computado a través de la sesión de registro entera para crear una medida normalizada de energía en unidades de desviación estándar (véase, por ejemplo Fig. 4A, 4B, 5A, y 5B). La frecuencia instantánea de las oscilaciones gamma durante las SWR se computó por filtrado de paso de banda del LFP para 10-50 Hz, tomando la transformada de Hilbert, después tomando el recíproco de la diferencia en picos de la señal transformada (véase, por ejemplo Fig. 4A, 5A, y 6B). Se computó la energía gamma antes, durante y después de las SWR filtrando el LFP para gamma baja (20-50 Hz) y tomando la amplitud del envolvente de la transformada de Hilbert para obtener la energía gamma media en contenedores de 100 ms centrados en el pico de SWR. Esto se normalizó por la media y desviación estándar de la amplitud del envolvente para la sesión de registro entera para obtener energía gamma con puntuación z para cada contenedor alrededor de cada SWR (véase, por ejemplo, Fig. 6A y 7B). La modulación de fase por gamma durante las SWR se computó por filtrado de paso de banda del LFP para gamma (20-50 Hz), tomando la transformada de Hilbert, y determinando la fase de la señal resultante para cada descarga que se produjo durante las SWR (véase, por ejemplo, Fig. 7E), Para medir diferencias en modulación de fases entre animales 5XFAD y WT, se usó remuestreo con reemplazo: un subconjunto de 100 descargas de cada registro se seleccionó aleatoriamente para crear una distribución de modulación de fase y esto se repitió 500 veces para cada registro (véase, por ejemplo, Fig. 6C y 7A). La profundidad de la modulación se midió después para la distribución de descargas en fase gamma computando la diferencia entre el pico y el valle dividido por la suma del pico y el valle para cada distribución (véase, por ejemplo, Fig. 6C y 7A). Diferencias en activación durante la estimulación: para representar histogramas de activación de multiunidad evocado por estímulo, las descargas se archivaron en contenedores de 2,5 ms para los 100 ms después del inicio de cada luz en pulso y la fracción de descargas en cada contenedor se computó. La media y el EEM se computaron después a través de todos los periodos de luz. Para computar diferencias en velocidad de activación multiunidad entre condiciones, las velocidades de activación se computaron para cada periodo de 10 s de estimulación o basal (número total de descargas dividido por la duración del periodo). Las diferencias en la velocidad de activación se tomaron entre periodos cercanos del tipo relevante de estimulación (velocidad de activación en periodo de estimulación gamma menos periodos basal, encendida continua, o aleatorio para estimulación optogenética, velocidad de activación en periodo de estimulación gamma menos periodos basal, encendida continuo, o aleatorio para estimulación de luz parpadeante). Las diferencias de todos los animales se representaron en histogramas (véase, por ejemplo, Fig. 14a y 44A) y la mediana y cuartiles de diferencias por animales se representaron en gráficos de cajas (véase, por ejemplo, Fig. 13B y 44A).
Inmunohistoquímica
Los ratones se perfundieron con paraformaldehído al 4 % con anestesia profunda, y los cerebros se posfijaron durante la noche en paraformaldehído al 4%. Los cerebros se seccionaron a 40 pm usando un vibratomo (por ejemplo, Leica VT100S, disponible de Leica Biosystems, Buffalo Grove, Illinois). Las secciones se permeabilizaron y bloquearon en PBS que contenía Triton X-100 al 0,2% y suero normal de burro al 10 % a temperatura ambiente durante una hora. Las secciones se incubaron durante la noche a 4°C en anticuerpo primario en PBS con Triton X-100 al 0,2% y suero normal de burro al 10%. Los anticuerpos primeros fueron anti-EEA1 (BD Transduction Laboratories™ EEA1 (641057), disponible de BD Biosciences, San Jose, California), anti-p-amiloide (por ejemplo, p-amiloide (D54D2) XP®, disponible de Cell Signaling Technology, Danvers, MA), anti-Iba1 (por ejemplo, 019-19741, disponible de Wako Chemicals, Richmond, Virginia), anti-parvalbúmina (por ejemplo, ab32895, disponible de Abcam, Cambridge, Massachusetts), anti-Rab5 (ADI-KAβ-GP006-E, disponible de Enzo Life Sciences Inc., Farmingdale, Nueva York). Para confirmar experimentos de ELISA, el anticuerpo anti-Aβ D54D2 se usó porque permitía cotinción con EEA1 y el anticuerpo anti-Aβ 12F4 se usó porque no reacciona con APP lo que permite la determinación de si el marcaje era específico para Aβ. Para experimentos de comarcaje, se usó el anticuerpo anti-Aβ 12F4 (805501, disponible de BioLegend, San Diego, California). Los anticuerpos primarios se visualizaron con anticuerpos secundarios con Alexa-Fluor 488 y Alex-Fluor 647 (Molecular Probes), núcleos neuronales con Hoechst 33342 (94403, disponible de Sigma-Aldrich, San Luis, Missouri). Las imágenes se adquirieron usando un microscopio a confocal (LSM 710; ZeissTM) con ajustes idénticos para todas las condiciones. Las imágenes se cuantificaron usando ImageJ 1.42q por un experimentador que no conocía los grupos de tratamiento. Para cada condición experimental, se usaron al menos 2 secciones frontales de al menos 3 animales para la cuantificación. Para imagenología de CA1 hipocámpica, el análisis se restringió a la capa de células piramidales, excepto en el caso del análisis de células Iba1+, donde se requirió el campo de vista entero para obtener imágenes de un número adecuado de células. Se usó ImageJ para medir el diámetro de cuerpos celulares Iba1+ y para localizar las prolongaciones para medida de longitud. Además, se usó el complemento Coloc2 para medir la colocalización de Iba1 y Aβ. Se usó Imaris x64.8.1.2 (disponible de Bitplane, Belfast, Reino Unido) para representación 3D. Para contar el “número de placas”, se incluyeron depósitos mayores que o iguales a 10 pm.
CLARITY
Se cortaron cerebros fijados en secciones frontales de 100 uM en un vibrotomo (por ejemplo, Leica VT100S, disponible de Leica Biosystems, Buffalo Grove, Illinois) en 1XPBS. Se seleccionaron secciones que contenían corteza visual con referencia al Allen Mouse Brain Atlas, y se incubaron en tampón de aclarado (pH 8,5-9,0, dodecilsulfato de sodio 200 mM, hidróxido de litio monohidrato 20 mM, ácido bórico 4 mM en ddH2O) durante 2 horas, agitando a 55°C. Las secciones aclaradas se lavaron 3 x 10 min en 1XPBST (Triton-X100 al 0,1%/1XPBS) y se pusieron en solución de bloqueo (seroalbúmina bovina al 2%/1XPBST) durante la noche, agitando a RT. Posteriormente, se realizaron tres lavados de una hora en PBS 1X, agitando a RT. Las secciones se incubaron después a 4°C durante 2 días, agitando, con anticuerpos primarios anti-p-amiloide (805501, disponible de BioLegend, San Diego, California) y anti-Ibal (Wako Chemicals, Richmond, Virginia; 019-19741), diluidos a 1:100 en PBST 1 X. Se realizó otra serie de lavados 3x1 hora en PBST 1 X antes de incubar las secciones durante 9 horas, agitando a RT, en mezcla de anticuerpo secundario diluido 1:100 en PBS 1X. Se usaron anticuerpos secundarios anti-conejo Alexa Fluor® 188 (175694) y anti-ratón 568 (ab 150101) de burro fragmentado (ambos disponibles de Abcam, Cambridge, Massachusetts) para visualizar el marcaje del anticuerpo primario.
A mitad de este periodo de incubación se añadió Hoechst 33258 (Sigma-Aldrich; 94403) en cada amuestra a una dilución final de 1:250. Las secciones se lavaron después durante la noche en PBS 1x, agitando a RT. Antes de montar para imagenología, las secciones se incubaron en RlMS (Refracting Index Matching Solution: 75 g de Histodenz, 200 ml de tampón fosfato 0,1 M, 60 ml de ddH2O) durante una hora, agitando a RT. Las secciones de tejido se montaron en portaobjetos de microscopio con cubreobjetos (por ejemplo, VistaVision™ , disponible de VWR International, LLC, Radnor, PA) usando medio de montaje Fluoromount G (Electron Microscopy Sciences, Hatfield, PA, USA). Las imágenes se adquirieron en un microscopio Zeiss™ LSM 880 con el software acompañante Zen Black 2.1 (Carl Zeiss Microscopy, Jena, Alemania). Se tomó una visión general de las secciones e imágenes a nivel celular usadas para la reconstrucción 3-D usando un objetivo Plan-Aβochromat 63x/1.4 Oil DIC. Se usó Imarisx648.1.2 (Bitplane™ (Zurich, Suiza) para representación 3D y análisis.
Inmunotransferencia
Se prepararon lisados celulares enteros de CA1 hipocámpica usando tejido de ratones 5XFAD/PV-Cre machos de tres meses de edad. El tejido se homogenizó en 1 ml de tampón RIPA (Tris HCl 50 mM pH 8,0, NaCl 150 mM, Np-40 al 1%, desoxicolato de sodio al 0,5%, SDS al 0,1%) con un homogenizador manual (Sigma-Aldrich (San Luis, Missouri)), se incubó en hielo durante 15 min, y se rotó a 4°C durante 30 min. Los restos celulares se aislaron y desecharon por centrifugación a 14.000 rpm durante 10 minutos. Los lisados se cuantificaron usando un nanodrop y se cargaron 25 |jg de proteína en geles de acrilamida al 10%. La proteína se transfirió de los geles de acrilamida a membranas de PVDF (por ejemplo, Invitrogen™ , disponible de Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts) a 100 V durante 120 min. Las membranas se bloquearon usando seroalbúmina bovina (5% p/v) diluida en TBS:Tween. Las membranas se incubaron en anticuerpos primarios durante la noche a 4°C y anticuerpos secundarios a temperatura ambiente durante 90 minutos. Los anticuerpos primarios fueron anti-APP (Invitrogen™ PAD CT695, disponible de Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts), anti-APP (A8967, disponible de Sigma-Aldrich, San Luis, Missouri), anti-p-actina (ab9485, disponible de Abcam, Cambridge, Massachusetts). Los anticuerpos secundarios estaban unidos a peroxidasa de rábano (por ejemplo, disponibles de GE Healthcare, Marlborough, Massachusetts). Las intensidades de señal se cuantificaron usando ImageJ 1.46a y se normalizaron a los valores de p-actina. La solubilidad de la proteína tau se examinó usando extracción de proteína secuencial. La fracción tau insoluble en detergente se ensayó usando un anticuerpo contra Tau5 (por ejemplo, AHB0042, disponible de Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts).
ELISA
Se aisló CA1 hipocámpica o CV de ratones macho, se lisó con PBS o guanidina HCl 5 M, y se sometió a medida de Aβ con el uso de kit de ELISA de ratón/humano AP1-40 o AP1-42 por ejemplo, Invitrogen™ , disponible de Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts) según las instrucciones del fabricante. El tejido se lisó en solución salina tamponada en fosfato (PBS) para extraer la fracción Aβ soluble en PBS. La fracción Aβ soluble probablemente contenía Aβ monomérico y oligomérico. El tejido se trató adicionalmente con guanidina ácido clorhídrico (HCl) para extraer la fracción Aβ insoluble.
Secuenciación de ARN en todo el genoma
Se extrajo el ARN total de aislados de CA1 hipocámpica usando el kit RNeasy® (disponible de Qiagen, Hilden, Alemania). El ARNm purificado se usó para preparación de genoteca ARN-seq usando el kit BIOO NEXTflex™ (BIOO# 5138-08) según las instrucciones del fabricante. Brevemente, 1 jg de ARN total se sometió a flujo de trabajo secuencial de purificación de poli-A, fragmentación, síntesis de primera hebra flex y segunda hebra, adenilación terminal de ADN y ligación de adaptador. Las genotecas se enriquecieron mediante 15 ciclos de reacciones de PCR y se limpiaron con perlas magnéticas Agencourt® AMPure XP (disponibles de Beckman Coulter Genomics, Danvers, Massachusetts). La calidad de las genotecas se evaluó usando un analizador Advances Analytical-fragment. Las genotecas de código de barras se mezclaron igualmente para secuenciación en un único carril en la plataforma Illumina HiSeq 2000 en el BioMicro Center del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge, Massachusetts). Los datos fastq sin procesar de lecturas de secuenciación de 50 pb de extremo individual se alinearon con el genoma de referencia mm9 de ratón usando el software TopHat 2.0 (disponible del Centro para Biología Computacional de la Universidad Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, para alinear lecturas de ARN-seq a genomas de tamaño de mamífero usando un alineador de lectura corta de rendimiento ultra alto Bowtie, y después analizando los resultados del mapeo para identificar uniones de ayuste entre exones). Las lecturas mapeadas se procesaron mediante el software Cufflinks 2.2 (disponible del Trapnell Lab en la Universidad de Washington, Seattle, Washington) con anotación de genes de referencia UCSC mm9 para estimar las abundancias de los transcritos, y ensayar expresión diferencial. La abundancia relativa del transcrito se midió por fragmentos por kilobase de exón por millón de fragmentos mapeados (FPKM). El ensayo de expresión diferencial de genes entre grupos tratados y sin tratar se realizó usando el módulo Cuffdiff (para encontrar cambios significativos en la expresión de transcritos, ayuste y uso de promotor, incluidos como parte del software Cufflinks 2.2 (disponible del Trapnell Lab en la Universidad de Washington, Seattle, Washington)) con un valor p ajustado < 0,05 para significación estadística (acceso GEO: GSE77471).
Para entender los mecanismos celulares y moleculares de los datos de ARN-seq, 14 de los conjuntos de datos de ARN-seq públicamente disponibles se procesaron para análisis específico de tipo celular. Además, 60 conjuntos de datos de ARN-seq públicamente disponibles específicos de neuronas, microglía y macrófagos con perturbaciones químicas y genéticas diferentes se descargaron y procesaron usando el software TopHat Cufflinks 2.2 (disponible del Trapnell Lab en la Universidad de Washington, Seattle, Washington) para análisis estadístico GSEA. Se usó análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes (GSEA) para determinar si un conjunto de genes definido de los datos de ARN-seq está significativamente enriquecido en cualquier dirección de una lista de genes ordenados de un estudio de perturbación particular. Los genes detectados en los conjuntos de datos de ARN-seq públicos se ordenaron por valores de log2 de cambio en veces (caso frente a control), de valores positivos a negativos. Un conjunto de genes definido (en este caso, genes aumentados o disminuidos tras el tratamiento gamma) se consideró significativamente correlacionado con los cambios transcriptonómicos inducidos por perturbación (ya sea aumento o disminución), cuando tanto el valor p nominal como el valor q FDR eran menores de 0,05. El signo de la puntuación de enriquecimiento normalizada (NES) calculado indica si el conjunto de genes está enriquecido en la parte superior o inferior de la lista ordenada. El mapa de calor para genes diferencialmente expresados se generó usando un script R personalizado, y se calcularon valores de puntuación z a través de todas las genotecas para cada gen basados en los valores FPKM del gen. Los gráficos de cajas para análisis de especificidad de tipo celular también se generaron por programa R, basado en los valores FPKM del gen.
RT-PCR cuantitativa
Se aisló la CA1 del hipocampo de ratones 5XFAD/PV-Cre machos de tres meses de edad. El tejido se congeló rápidamente usando nitrógeno líquido y se almacenó a -80°C, y el ARN se extrajo usando el kit RNeasy según el protocolo del fabricante (Qiagen (Hilden, Alemania)). El ARN (3 |jg) se trató con DNasa I (4 U, Worthington Biochemical Corporation (Lakewood, Nueva Jersey)), se purificó usando el kit RNA Clean and Concentrator-5 (Zymo Research (Irvine, California)) según las instrucciones del fabricante y se eluyó con 14 j l de agua tratada con DEPC. Para cada muestra, 1 jg de ARN se sometió a transcripción inversa en un volumen de reacción de 20 j l que contenía mezcla de hexámeros aleatorios y transcriptasa inversa Superscript III (50 U, Invitrogen™ disponible de Thermo Fisher Scientific, Waltham, Massachusetts) a 50°C durante una hora. Los ADNc de primera hebra se diluyeron 1:10 y se usó 1 j l para amplificación RT-qPCR en una reacción de 20 j l (SsoFast™ EvaGreen® Supermix, Bio-Rad) que contenía cebadores (0,2 jM ). Se evaluaron los cambios relativos en la expresión génica usando método de 2'ññCt.
Aislamiento de microglía de la corteza visual. La región V1 se disecó rápidamente y se colocó en solución salina equilibrada de Hanks(HBSS) helada (Gibco™ 14175-095, disponible de Life Technologies). El tejido después se digirió enzimáticamente usando el kit de disociación de tejido neural (P) (130-092-628, Miltenyi Biotec, Cambridge, Massachusetts) según el protocolo del fabricante, con modificaciones menores. Específicamente, el tejido se digirió enzimáticamente a 37°C durante 15 minutos en lugar de 35 minutos y la suspensión celular resultante se pasó a través de un tamiz celular de 40 jm (352340, Tamices celulares Falcon, Estéril, Corning, Nueva York) en lugar de un SmartStrainer MACS®, 70 jm . La suspensión celular resultante se tiñó después usando clon de ratón contra CD11b conjugado a aloficocianina (APC) M1/70.15.11.5 (130-098-088, Miltenyi Biotec, Cambridge, Massachusetts) y anticuerpo contra CD45 conjugado con ficoeritrina (PE) (por ejemplo, BD Pharmingen™ , 553081). Se usó después separación celular activada por fluorescencia (FACS) para purificar células de microglía positivas para CD11b y CD45. Las células se separaron directamente en PBS 1X (véase, por ejemplo, la figura 52A).
Estadística
Para los datos electrofisiológicos que estaban normalmente distribuidos, los resultados se presentan como medianas y cuartiles a menos que se indique otra cosa. Se realizó la prueba del orden bilateral de Wilcoxon para medianas iguales para determinar si las distribuciones eran significativamente diferentes o se realizaron pruebas del orden con signo de Wilcoxon para determinar si las distribuciones eran significativamente diferentes de cero ya que estas no asumen datos si están normalmente distribuidos. La variabilidad era similar entre los grupos que se comparaban estadísticamente. Se usó el método de Bonferroni para corregir para comparaciones múltiples. Los resultados moleculares y bioquímicos se presentan como media y EEM. Los porcentajes indicados en la divulgación son medias de grupo. Todos los análisis estadísticos se realizaron usando el software Prism GraphPad (GraphPad software Inc., La Jolla, California). La normalidad se determinó usando la prueba de normalidad ómnibus de D'Agostino & Pearson. La variabilidad fue similar entre los grupos que se comparaban estadísticamente. Los datos de comparación para datos normalmente distribuidos consistentes en dos grupos se analizaron por pruebas de la t no apareados bilaterales. La comparación de datos para datos normalmente distribuidos consistentes en tres o más grupos se analizó por ANOVA unilateral seguido por la prueba de comparaciones múltiples de Tukey. La comparación de datos para datos no normalmente distribuidos se llevó a cabo usando pruebas de Mann Whitney. La prueba estadística, valores P exactos, y tamaño de la muestra (n) para cada experimento se especifica en la leyenda de la figura. El análisis molecular y bioquímico se realizó usando un mínimo de tres replicados biológicos por condición.
Generación de estímulo gamma auditivo
El siguiente script compuesto en el lenguaje de programación MATLAB® (disponible de MathWorks, Natick, Massachusetts) ilustra una manera de generar un estímulo serie de clics según algunas formas de realización:
click_freq=input(‘Specify Number of Clicks Per Second: ’);%Obtain desired
number of clicks per second from the keyboard
click duratio// ~input(‘Specify Click Duration in Milliseconds: ’);%Obtain
desired click duration from the keyboard
sound_freq=input(‘Specify Sound Frequency in Hertz: ’);%Obtain desired
sound frequency in Hertz from the keyboard
sound duratio// input (‘Specify Sound Duration in Seconds: ’);%Obtain
desired sound duration from the keyboard
%audio_sample_rate-input (‘Specify Audio Sample Rate in
Hertz: ’),%Obtain desired audio sample rate from the keyboard
audio_file_name =input (‘Specify Audio File Ñame and
Extensión: ’);%Obtain desired audio fde ñame from the keyboard
rfreq=2*pi*sound_freq;%Convert sound frequency to radian frequency
%% audio_sample_rate = double(sound_freq*8);
%%
%% if audiosam plerate <8192
%% audio_sample_rate = 8192
%% end
audiosam plerate = 200000;
%Ts=linspace (0,
sound duration,audio_sample_rate*sound_duration);%Specify sample
times over4 seconds (default sample rate in 8192 Hz)
Ts=0:1 / audi osam pl erate: sounddurati on;
sound_signal=cos(rfreq*Ts);%Calculate the cosine for the entire sound
duration
pulse_width = click_duration/1000;% pulse width
D_1 = pulse_width/2: l/click_freq:max(Ts);% 50Hz repetition freq; note:
starting D at width/2 instead of 0 to shift the pulse train to the right by
width/2 and thus start the train at 0
pulse_train_mask = pulstran(Ts, D I , ‘rectpuls’, pulsewidth):
%Mask the sound signal with the pulse train mask
sound_signal_masked = sound_signal.*pulse_train_mask;
%Play the click sound
soundsc(sound_signal_masked, audio_sample_rate),
%Save the audio file
audiowrite(audio_file_name, sound_signal_masked, audio_sample_rate);
Conclusión
Mientras se han descrito e ilustrado en el presente documento varias formas de realización inventivas, los expertos en la materia preverán fácilmente una variedad de otros medios y/o estructuras para realizar la función y/u obtener los resultados y/o una o más de las ventajas descritas en el presente documento, y cada una de tales variaciones y/o modificaciones se juzga que está dentro del ámbito de las formas de realización inventivas descritas en el presente documento. Más en general, los expertos en la materia apreciarán fácilmente que se pretende que todos los parámetros, dimensiones, materiales y configuraciones descritos en el presente documento sean ejemplares y que los parámetros, dimensiones, materiales y/o configuraciones reales dependerán de la aplicación específica o aplicaciones para la(s) que enseñanzas inventivas se usa(n). Los expertos en la materia reconocerán, o podrán comprobar sin usar más que experimentación de rutina, muchos equivalentes a las formas de realización inventivas específicas descritas en el presente documento. Por tanto, se debe entender que las formas de realización anteriores se presentan a modo de ejemplo solo y que, dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas y equivalentes a las mismas, las formas de realización inventivas se pueden practicar de otra manera que como específicamente se describe y reivindica. Las formas de realización inventivas de la presente invención se dirigen a cada característica, sistema, artículo, material, kit y/o método individuales descritos en el presente documento. Además, cualquier combinación de dos o más de tales características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o métodos, si tales características, sistemas, artículos, materiales, kits y/o métodos no son mutuamente inconsistentes, se incluye en el ámbito inventivo de la presente divulgación.
Las formas de realización anteriormente descritas se pueden implementar en cualquiera de numerosas maneras. Por ejemplo, las formas de realización divulgadas en el presente documento se pueden implantar usando hardware, software o una combinación de los mismos. Cuando se implementan en software, el código de software se puede ejecutar en cualquier procesador adecuado o colección de procesadores, ya sea proporcionados en un único ordenador o distribuidos entre múltiples ordenadores.
Además, se debe apreciar que un ordenador puede estar representado en cualquiera de un número de formas, tal como un ordenador montado en bastidor, un ordenador de sobremesa, un ordenador portátil, o un ordenador de tableta. Además, un ordenador puede estar integrado en un dispositivo en general no considerado como un ordenador, pero con capacidades de procesamiento adecuadas, incluyendo un asistente digital personal (PDA), un teléfono inteligente o cualquier otro dispositivo electrónico portátil o fijo adecuado.
Además, un ordenador puede tener uno o más dispositivos de entrada y salida. Estos dispositivos se pueden usar, entre otras cosas, para presentar una interfaz de usuario. Ejemplos de dispositivos de salida que se pueden usar para proporcionar una interfaz de usuario incluyen impresoras o monitores para la presentación visual del resultado y altavoces u otros dispositivos generadores de sonido para la presentación audible del resultado. Los ejemplos de dispositivos de entrada que se pueden usar para un usuario incluyen teclados y dispositivos apuntadores tal como ratones, paneles táctiles, y tabletas de digitalización. Como otro ejemplo, un ordenador puede recibir información de entrada a través de reconocimiento del habla o en otro formato audible.
Tales ordenadores pueden estar interconectados por una o más redes de una manera adecuada, incluyendo una red de área local o una red de área amplia, tal como una red corporativa, y una red inteligente (IN) o la Internet. Tales redes pueden estar basadas en cualquier tecnología adecuada y pueden operar según cualquier protocolo adecuado y pueden incluir redes inalámbricas, redes por cable o redes de fibra óptica.
Los varios métodos o procesos esbozados en el presente documento pueden estar codificados como software que es ejecutable en uno o más procesadores que emplean cualquiera de una variedad de sistemas operativos o plataformas. Además, tal software se puede escribir usando cualquiera de un número de lenguajes de programación adecuados y/o herramientas de programación o script, y también se pueden compilar como código de lenguaje ejecutable por máquina o código intermedio que se ejecuta en un marco o máquina virtual,
Además, varios conceptos inventivos pueden estar representados como uno o más métodos, de los que se ha proporcionado un ejemplo. Los actos realizados como parte del método se pueden ordenar en cualquier forma adecuada. Según esto, se pueden construir formas de realización en las que se realizan actos en un orden diferente al ilustrado, que puede incluir realizar algunos actos simultáneamente, incluso aunque se muestren como actos secuenciales en formas de realización ilustrativas.
Los varios métodos o procesos esbozados en el presente documento pueden estar codificados como software que es ejecutable en uno o más procesadores que emplean cualquiera de una variedad de sistemas operativos o plataformas. Además, tal software se puede escribir usando cualquiera de un número de lenguajes de programación adecuados y/o herramientas de programación o script, y también se pueden compilar como código de lenguaje ejecutable por máquina o código intermedio que se ejecuta en un marco o máquina virtual,
Además, varios conceptos inventivos pueden estar representados como uno o más métodos, de los que se ha proporcionado un ejemplo. Los actos realizados como parte del método se pueden ordenar en cualquier forma adecuada. Según esto, se pueden construir formas de realización en las que se realizan actos en un orden diferente al ilustrado, que puede incluir realizar algunos actos simultáneamente, incluso aunque se muestren como actos secuenciales en formas de realización ilustrativas.
Se debe entender que todas las definiciones, como se definen y usan en el presente documento, controlan sobre definiciones de diccionario, definiciones en documentos referidos en el presente documento y/o significados habituales de los términos definidos.
Se debe entender que los artículos indefinidos “un” y “una”, como se usan en el presente documento en la especificación y en las reivindicaciones, a menos que claramente se indique lo contrario, significan “al menos uno”.
La frase “y/o”, como se usa en el presente documento en la especificación y en las reivindicaciones, se debe entender que significa “cualquiera o ambos” de los elementos así unidos, es decir, elementos que están conjuntamente presentes en algunos casos y disyuntivamente presentes en otros casos. Múltiples elementos enumerados con “y/o” se debe interpretar de la misma manera, es decir, “uno o más” de los elementos así unidos. Otros elementos pueden estar opcionalmente presentes diferentes de los elementos específicamente identificados por la cláusula “y/o”, estén relacionados o sin relacionar con esos elementos específicamente identificados. Por tanto, como un ejemplo no limitante, una referencia a “A y/o B”, cuando se usan junto con lenguaje abierto tal como “que comprende” puede referirse, en una forma de realización, a solo A (que opcionalmente incluye elementos diferentes de B); en otra forma de realización, a B solo (que opcionalmente incluye elementos diferentes de A); y en aun otra forma de realización tanto A como B (que opcionalmente incluye otros elementos); etc.
y no excluye ninguna combinación de los elementos de la lista de elementos. Esta definición también permite que puedan estar opcionalmente presentes elementos diferentes que los elementos específicamente identificados en la lista de elementos a la que se refiere la frase “al menos uno”, estén relacionados o sin relacionar con esos elementos específicamente identificados. Por tanto, como un ejemplo no limitante, “al menos uno de A y B” (o, de forma equivalente, “al menos uno de A o B”, o, de forma equivalente, “al menos uno de A y/o B”) puede referirse, en una forma de realización, a al menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, A, sin B presente (y opcionalmente incluyendo elementos diferentes de B); en otra forma de realización, a al menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, B, sin A presente (y opcionalmente incluyendo elementos diferentes de A); en aun otra forma de realización, a al menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, A, y al menos uno, opcionalmente incluyendo más de uno, B (y opcionalmente incluyendo otros elementos); etc.
En las reivindicaciones, así como en la especificación anterior, se debe entender que todas las frases transicionales tal como “comprender”, “incluir”, “portar”, “tener”, “contener”, “implicar”, “albergar”, “compuesto de”, y similares son abiertas, es decir, significan incluir, pero no limitado a. Solo las frases transicionales “consistir en” y “consistir esencialmente en” serán frases cerradas o semicerradas, respectivamente.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema, que comprende
un dispositivo emisor de estímulos configurado para administrar un estímulo para inducir oscilaciones gamma sincronizadas in vivo a una región cerebral de un sujeto;
al menos una memoria para almacenar parámetros de estímulo e instrucciones ejecutables por procesador; y al menos un procesador comunicativamente conectado al dispositivo emisor de estímulos y la al menos una memoria, en donde tras la ejecución de las instrucciones ejecutables por procesador, el al menos un procesador controla el dispositivo emisor de estímulos para que emita el estímulo según los parámetros de estímulo, los parámetros incluyen una frecuencia que está configurada para activar sincrónicamente la región cerebral a la frecuencia,
mediante los cuales el sistema está configurado para al menos uno de prevenir, reducir y tratar demencia en el sujeto;
el sistema se caracteriza en que el dispositivo emisor de estímulos está configurado para administrar el estímulo de forma no invasiva.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde el estímulo incluye un estímulo visual o auditivo.
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2, en donde la frecuencia es desde aproximadamente 35 Hz hasta aproximadamente 45 Hz.
4. El sistema de la reivindicación 3, en donde la frecuencia es aproximadamente 40 Hz.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el sistema está configurado para dirigirse a un tipo celular específico con las oscilaciones gamma sincronizadas in vivo y provocar regulación de las oscilaciones gamma sincronizadas in vivo por una enzima.
6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el tipo celular específico es interneuronas inmunorreactivas de parvalbúmina de descarga rápida (FS-PV).
7. El sistema de la reivindicación 5 o 6, en donde la enzima es al menos una de un activador optogenético, una opsina microbiana, canalrodopsina-2 (ChR2), y un vector AAV-DIO-ChR2-EYFP, el último es un vector vírico para regular la activación de un tipo celular específico en el cerebro de un sujeto.
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 3-7, en donde el dispositivo emisor de estímulos es al menos uno de un dispositivo háptico, un dispositivo emisor de luz, y un dispositivo emisor de sonido.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde el dispositivo emisor de luz es un dispositivo de fibra óptica.
10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde:
el dispositivo emisor de estímulos es al menos uno de un dispositivo emisor de luz y un dispositivo emisor de sonido;
el dispositivo emisor de luz incluye un dispositivo de oclusión de luz para reducir la luz ambiental a al menos un ojo del sujeto, el dispositivo de oclusión de luz comprende una unidad emisora de luz para emitir el estímulo visual a al menos un ojo del sujeto de modo que induzca las oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una de la corteza visual y el hipocampo del sujeto; y
el dispositivo emisor de sonido incluye un dispositivo de supresión de ruido para reducir el ruido ambiental a al menos un oído del sujeto, el dispositivo de supresión del ruido comprende una unidad altavoz para emitir el estímulo auditivo al al menos un oído del sujeto de modo que induzca las oscilaciones gamma sincronizadas en al menos una de la corteza auditiva y el hipocampo del sujeto.
11. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema está configurado para uno o más de:
a) reducir un nivel de péptido amiloide β (Aβ) en al menos una región cerebral del sujeto;
b) aumentar el nivel de células de microglía, un cambio morfológico en las células de microglia consistente con un estado neuroprotector, o actividad de células de microglía en la al menos una región cerebral del sujeto; y
c) reducir el nivel de fosforilación de tau en la al menos una región cerebral del sujeto.
12. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las oscilaciones gamma sincronizadas inducidas comprenden la activación sincronizada en al menos uno de una región del hipocampo y una región de la corteza sensorial.
13. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema está configurado para provocar un aumento en una o más rutas se señalización microgliales antiinflamatorias, por lo que la neuroinflamación en la al menos una región cerebral se previene, reduce, o trata.
14. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema está configurado para mejorar uno o más de reconocimiento, discriminación y memoria espacial en el sujeto.
ES16869248T 2015-11-24 2016-11-23 Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia Active ES2943587T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562259187P 2015-11-24 2015-11-24
PCT/US2016/063536 WO2017091698A1 (en) 2015-11-24 2016-11-23 Systems and methods for preventing, mitigating, and/or treating dementia

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2943587T3 true ES2943587T3 (es) 2023-06-14

Family

ID=58720012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16869248T Active ES2943587T3 (es) 2015-11-24 2016-11-23 Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia

Country Status (11)

Country Link
US (5) US10265497B2 (es)
EP (2) EP3383482B1 (es)
JP (3) JP7204192B2 (es)
KR (3) KR20230161532A (es)
CN (2) CN108697889B (es)
AU (3) AU2016361503B2 (es)
CA (1) CA3003183A1 (es)
DK (1) DK3383482T3 (es)
ES (1) ES2943587T3 (es)
IL (3) IL283779B (es)
WO (1) WO2017091698A1 (es)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11465013B2 (en) 2012-08-31 2022-10-11 Blue Goji Llc System and method for targeted neurological therapy using brainwave entrainment
US11612786B2 (en) * 2012-08-31 2023-03-28 Blue Goji Llc System and method for targeted neurological therapy using brainwave entrainment with passive treatment
US10512794B2 (en) 2016-12-16 2019-12-24 Brainsonix Corporation Stereotactic frame
US10974078B2 (en) * 2012-12-27 2021-04-13 Brainsonix Corporation Treating degenerative dementia with low intensity focused ultrasound pulsation (LIFUP) device
US9061133B2 (en) 2012-12-27 2015-06-23 Brainsonix Corporation Focused ultrasonic transducer navigation system
CN108697889B (zh) 2015-11-24 2022-08-12 麻省理工学院 用于预防、减轻和/或治疗痴呆的系统和方法
US10274712B2 (en) * 2016-01-08 2019-04-30 Optomak, Inc. Microscope for fluorescence imaging with variable focus
WO2018039602A1 (en) 2016-08-26 2018-03-01 Wisconsin Alumni Research Foundation Neuromodulation to modulate glymphatic clearance
US10905897B2 (en) * 2016-10-20 2021-02-02 Neuro-Laser Foundation, Inc. Synergistic treatment methodologies using light therapy
US9950189B1 (en) * 2016-10-20 2018-04-24 Neuro-Laser Foundation Inc. Treatment methodologies using light therapy
US10307611B2 (en) * 2016-11-17 2019-06-04 Cognito Therapeutics, Inc. Methods and systems for neural stimulation via visual, auditory and peripheral nerve stimulations
US20220008746A1 (en) * 2016-11-17 2022-01-13 Cognito Therapeutics, Inc. Methods and systems for neural stimulation via visual stimulation
US20190359661A1 (en) * 2016-11-25 2019-11-28 Nanoscope Technologies, LLC Method and device for pain modulation by optical activation of neurons and other cells
US11433253B2 (en) 2017-02-15 2022-09-06 The Regents Of The University Of California Light therapy system and methods of use
WO2018152255A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-23 The Regents Of The University Of California Improved light therapy system and methods of use
CA3078739A1 (en) * 2017-10-10 2019-04-18 Massachusetts Institute Of Technology Treating dementia with visual stimulation to synch gamma oscillations in brain
US10960225B2 (en) 2017-10-10 2021-03-30 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for preventing, mitigating, and/or treating dementia via visual stimulation that binds higher order brain regions, reduces neurodegeneration and neuroinflammation, and improves cognitive function
JP2020536653A (ja) * 2017-10-10 2020-12-17 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 認知症の予防、緩和および／または治療のためのシステムならびに方法
US10310959B2 (en) 2017-11-07 2019-06-04 Bank Of America Corporation Pre-deployment validation system using intelligent databases
US11964109B2 (en) 2018-03-09 2024-04-23 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for driving neural activity to control brain signaling and gene expression
US20190388020A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 NeuroPlus Inc. System and Method for Treating and Preventing Cognitive Disorders
JP7389421B2 (ja) * 2018-07-13 2023-11-30 Ｐｓｔ株式会社 精神・神経系疾患を推定する装置
JP7096554B2 (ja) 2018-08-01 2022-07-06 株式会社坪田ラボ 光刺激による脳波及び細胞活性制御装置
USD889677S1 (en) 2018-10-24 2020-07-07 Verilux, Inc. Lamp with stand
US20220040366A1 (en) * 2018-11-05 2022-02-10 Aleddra Inc. Multi-Mode Lighting Device
US11167105B2 (en) 2018-11-07 2021-11-09 Symbolics Inc. Method and apparatus for for stimulating neural activity
KR102244367B1 (ko) * 2018-11-13 2021-04-27 고려대학교 산학협력단 광유전학 기법을 이용한 알츠하이머성 치매에서의 시냅스 가소성 회복 방법
CN109621152A (zh) * 2019-01-28 2019-04-16 邹珍友 一种用强场脉冲激光无介入性地干预动物认知意识活动与行为的方法
KR102272858B1 (ko) 2019-05-22 2021-07-05 경희대학교 산학협력단 뇌 이상 단백질 치료를 위한 방사선 시스템 및 이의 사용 방법
JP7355334B2 (ja) * 2019-08-10 2023-10-03 智夫 松田 電子閃光サングラスからなる認知症治療器具
US20220322993A1 (en) * 2019-08-16 2022-10-13 The Regents Of The University Of California Neurofeedback Training to Promote Sharp Wave Ripples
CN110681029A (zh) * 2019-09-29 2020-01-14 广东省医疗器械研究所 一种阿尔茨海默病预防与治疗装置及其实现方法
EP4045139A1 (en) 2019-10-18 2022-08-24 Institute of Science and Technology Austria Stimulation of neuronal plasticity
CN110639131A (zh) * 2019-11-07 2020-01-03 杭州崇正医疗科技有限公司 眼镜型阿尔茨海默症声光治疗设备
KR102467533B1 (ko) 2019-11-18 2022-11-15 중앙대학교 산학협력단 알츠하이머병 환자를 위한 광조사 헤드셋
US20210275827A1 (en) * 2020-03-07 2021-09-09 Reversal Solutions, Inc. Systems and methodologies for treating or preventing psychiatric disorders, brain trauma, and addiction or dependence by light therapy with modulated frequency
US20230173295A1 (en) * 2020-04-23 2023-06-08 Massachusetts Institute Of Technology Systems, Devices, and Methods for Gamma Entrainment using Sensory Stimuli to Alleviate Cognitive Deficits and/or Neuroinflammation Induced by Chemotherapy Agents
US11759661B2 (en) 2020-05-20 2023-09-19 Brainsonix Corporation Ultrasonic transducer treatment device
WO2021257548A1 (en) 2020-06-18 2021-12-23 Diagnostyx, Inc. Treatment of neurological abnormalities using dynamic electroencephalography
US11730917B2 (en) 2020-10-29 2023-08-22 Optoceutics ApS Gamma stimulation pulsing light source system with dosage adjustment for gaze angle
CN112569445A (zh) * 2020-12-09 2021-03-30 郑州布恩科技有限公司 一种脑功能康复设备
JP6994652B1 (ja) 2020-12-14 2022-01-14 エクボ株式会社 ガンマ波誘発装置
IT202100000776A1 (it) 2021-01-18 2022-07-18 Univ Degli Studi Di Brescia METODO NON TERAPEUTICO DI STIMOLAZIONE CON γ-TACS
WO2022165832A1 (zh) * 2021-02-08 2022-08-11 张鸿勋 在大脑中产生反馈的方法、系统及大脑键盘
JP2024512411A (ja) * 2021-03-09 2024-03-19 コグニート セラピューティクス，インク． 脳萎縮を遅らせるための方法およびシステム
US20240156391A1 (en) * 2021-04-02 2024-05-16 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Novel neural control signals for therapeutic behavioral modulation in eating-related disorders
CN113082193B (zh) * 2021-04-08 2022-04-01 上海南方模式生物科技股份有限公司 受调节的内分泌特异性蛋白18及其基因的用途
US20220335915A1 (en) * 2021-04-18 2022-10-20 Tony Jonathan Graber Methods and systems of sound-stimulation practice
CN113368362A (zh) * 2021-04-20 2021-09-10 刘书朋 用于谐振脑部γ节律震荡波的光声振动波装置及用途
US11948531B2 (en) 2021-06-21 2024-04-02 Industrial Technology Research Institute Light source device and display device alternately emitting light beams
WO2022272093A1 (en) * 2021-06-24 2022-12-29 The Regents Of The University Of California Virtual and augmented reality devices to diagnose and treat cognitive and neuroplasticity disorders
EP4399311A2 (en) * 2021-09-10 2024-07-17 Alnylam Pharmaceuticals, Inc. App irna compositions and methods of use thereof for treating or preventing diseases characterized by enlarged endosomes
US20230104621A1 (en) * 2021-09-27 2023-04-06 Cognito Therapeutics, Inc. Entertainment device for promoting gamma oscilations
US20230111776A1 (en) * 2021-09-27 2023-04-13 Cognito Therapeutics, Inc. Methods of enhancing neurostimulation during activities
WO2023108170A2 (en) * 2021-12-10 2023-06-15 Massachusetts Institute Of Technology Systems, devices, and methods for enhancing the neuroprotective effects of non-invasive gamma stimulation with pharmacological agents
KR102400319B1 (ko) * 2021-12-31 2022-05-24 (주)리솔 객체의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 진동을 동조시킴으로써, 뇌를 자극하는 장치 및 방법
CN114209957B (zh) * 2022-01-21 2024-01-26 中国科学院电工研究所 一种用于改善老年认知障碍的可穿戴式脉冲调制磁声刺激装置
US20230245771A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 At&T Intellectual Property I, L.P. Dynamic home themes for assisted early detection and treatment in healthcare
WO2023196610A1 (en) * 2022-04-08 2023-10-12 Cognito Therapeutics, Inc. Methods for detecting and monitoring neurological disorders or conditions
WO2024071452A1 (ko) * 2022-09-26 2024-04-04 (주)뉴로니어 치매 예방 및 개선을 위한 헤드 마운팅 장치
WO2024081719A1 (en) * 2022-10-11 2024-04-18 Katherine Quittner System and method for producing sound and light for therapeutic effect
CN116059531A (zh) * 2022-12-21 2023-05-05 重庆大学 脑深部刺激改善阿尔茨海默症小鼠的记忆功能的神经评估方法及系统
WO2024189112A1 (en) * 2023-03-13 2024-09-19 Nuuron Gmbh Device for inducing high-frequency oscillations in a brain

Family Cites Families (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07507044A (ja) 1991-12-06 1995-08-03 マックス−プランク−ゲゼルシャフト　ツール　フェルデルング　デル　ヴィッセンシャフテン　エー．ヴェー． アルツハイマー病の診断および治療用の新規な手段
US6071229A (en) 1992-05-05 2000-06-06 Rubins; Tye Video or compact disk encoder/decoder for brain wave synchronizer
US6113537A (en) 1996-04-19 2000-09-05 Castano; Jaime A. Optical method and device for determining blood glucose levels
JP4076232B2 (ja) 1996-06-06 2008-04-16 フラレックス・テラピューティクス・インコーポレーテッド 低周波数磁気パルスを使用する電気治療装置
US5934967A (en) 1997-07-31 1999-08-10 Blue Leaf Design, Inc. Self-actuating spreading apparatus
US6167298A (en) 1998-01-08 2000-12-26 Levin; Richard B. Devices and methods for maintaining an alert state of consciousness through brain wave monitoring
US6299632B1 (en) 1998-11-30 2001-10-09 Peter Jaillet Method for changing critical brain activity using light and sound
UA81216C2 (en) * 1999-06-01 2007-12-25 Prevention and treatment of amyloid disease
US6539263B1 (en) 1999-06-11 2003-03-25 Cornell Research Foundation, Inc. Feedback mechanism for deep brain stimulation
GB0010565D0 (en) 2000-05-02 2000-06-21 Medical Res Council Assay for acetylcholinesterase inhibitors
US7010356B2 (en) * 2001-10-31 2006-03-07 London Health Sciences Centre Research Inc. Multichannel electrode and methods of using same
EP1480721A4 (en) 2002-02-04 2007-09-12 Great Lakes Biosciences Llc TREATMENT OF NEUROLOGICAL ILLNESSES WITH ELECTRICAL STIMULATION
DE10233960B4 (de) 2002-07-29 2006-11-02 Forschungszentrum Jülich GmbH Vorrichtung zur bedarfsgesteuerten Modulation physiologischer und pathologischer neuronaler rhythmischer Aktivität im Gehirn mittels sensorischer Stimulation
US8190248B2 (en) * 2003-10-16 2012-05-29 Louisiana Tech University Foundation, Inc. Medical devices for the detection, prevention and/or treatment of neurological disorders, and methods related thereto
DE102004048982A1 (de) * 2004-10-01 2006-04-06 Markus Klose Augenvorsatz für ein Stimulationsgerät zum Stimulieren des Zentralnervensystems und der Gehirnströme eines Menschen
US7645226B2 (en) 2004-11-12 2010-01-12 Biogenics Ii L.L.C. Relaxation device and method
CA2587522A1 (en) * 2004-11-15 2006-05-26 Christopher Decharms Stimulation of neural tissue with light
US20060116598A1 (en) 2004-11-30 2006-06-01 Vesely Michael A Brain balancing by binaural beat
US7569545B2 (en) * 2005-05-20 2009-08-04 Academia Sinica Methods of increasing neurotrophic factor expression
BRPI0613358A8 (pt) * 2005-07-08 2017-12-26 Dsm Ip Assets Bv ácidos de gordura poli - insaturada para o tratamento da demência e condições relacionadas à pré-demência
US20140336514A1 (en) 2005-08-05 2014-11-13 Gholam A. Peyman Methods to regulate polarization and enhance function of cells
US9962558B2 (en) * 2005-08-05 2018-05-08 Gholam A. Peyman Methods to regulate polarization and enhance function of cells
CA2562205A1 (en) 2005-09-28 2007-03-28 Medtrode Inc. Implantable transcranial pulse generator having a collapsible portion
US8868177B2 (en) 2009-03-20 2014-10-21 ElectroCore, LLC Non-invasive treatment of neurodegenerative diseases
US8083350B2 (en) 2005-11-21 2011-12-27 The Curators Of The University Of Missouri Light sensitivity meter and uses thereof
US10357662B2 (en) * 2009-02-19 2019-07-23 Pthera LLC Apparatus and method for irradiating a surface with light
WO2008041129A2 (en) * 2006-06-28 2008-04-10 Medtrode Inc. Systems and mthods for improving a cognitive function
CA2657762C (en) 2006-07-25 2015-07-21 Novavision, Inc. Dynamic stimuli for visual field testing and therapy
JP4945644B2 (ja) 2006-12-22 2012-06-06 エーベーエス テヒノロギーズ ゲーエムベーハー ヒトの脳を刺激する装置
US8894696B2 (en) 2007-01-16 2014-11-25 Katherine L Hurst Suprachiasmatic nucleus inducing, melatonin suppressing light emitting device to enhance wake cycle
WO2008101128A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University System, method and applications involving identification of biological circuits such as neurological characteristics
US20140324138A1 (en) 2007-05-09 2014-10-30 Massachusetts Institute Of Technology Wirelessly-powered illumination of biological tissue
KR20100039287A (ko) 2007-05-25 2010-04-15 토마스 제퍼슨 유니버시티 집중력 및/또는 기억력의 향상이 필요한 개체에 집중력 및/또는 기억력을 향상시키는 치료방법
US20090005837A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Ruth Olmstead Method and apparatus for stimulating the neurochemistry of the brain resulting in increased overall brain function, cognitive performance, and intelligence quota
US8380314B2 (en) 2007-09-26 2013-02-19 Medtronic, Inc. Patient directed therapy control
WO2009051638A1 (en) 2007-10-16 2009-04-23 Medtronic, Inc. Therapy control based on a patient movement state
US8577470B2 (en) 2007-12-18 2013-11-05 Souhile Assaf Systems and methods for improving memory in Alzheimer's patients
GB0725124D0 (en) * 2007-12-24 2008-01-30 Carr Peter Photic stimulation for eyes
US8396545B2 (en) * 2008-02-25 2013-03-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Electrophysiological screens for cognitive modulators
DE102008012669B8 (de) 2008-03-05 2011-03-03 Anm Adaptive Neuromodulation Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur visuellen Stimulation
DE102008015259B4 (de) 2008-03-20 2010-07-22 Anm Adaptive Neuromodulation Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur auditorischen Stimulation
US8636640B2 (en) 2008-04-11 2014-01-28 Brain Symphony LLC Method and system for brain entertainment
US20120065709A1 (en) * 2008-09-30 2012-03-15 The Regents Of The University Of Colorado Methods and devices for visible light modulation of mitochondrial function in hypoxia and disease
US8932218B1 (en) 2009-02-19 2015-01-13 Jeffrey D. Thompson Methodology, use and benefits of neuroacoustic frequencies for assessing and improving the health and well-being of living organisms
US10232178B2 (en) 2009-03-20 2019-03-19 Electrocore, Inc. Non-invasive magnetic or electrical nerve stimulation to treat or prevent dementia
PL2414038T3 (pl) 2009-04-03 2016-03-31 Neuronix Ltd System do leczenia neurologicznego
WO2010123577A2 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Galenea Corp. Compositions and methods for evaluating cognitive deficits
US8267851B1 (en) 2009-06-16 2012-09-18 James M Kroll Method and apparatus for electrically generating signal for inducing lucid dreaming
WO2011042908A1 (en) * 2009-10-11 2011-04-14 Ads & B Investment Fund L.P Methods and protocols for providing artificially induced vibrations (aivs) to mammalian patients for therapeutic purposes
CA2779842C (en) 2009-11-04 2021-06-22 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University Devices and methods for modulating brain activity
US8579793B1 (en) 2010-01-27 2013-11-12 James David Honeycutt Apparatus to affect brainwave entrainment over premises power-line wiring
EP2635295B1 (en) * 2010-11-05 2017-12-20 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Control and characterization of memory function
ES2625179T3 (es) 2010-11-05 2017-07-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Control optogenético de comportamientos relacionados con la recompensa
CA2816971A1 (en) * 2010-11-05 2012-05-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Light-activated chimeric opsins and methods of using the same
US8892207B2 (en) 2011-04-20 2014-11-18 Medtronic, Inc. Electrical therapy for facilitating inter-area brain synchronization
CN103501855B (zh) 2011-04-20 2015-12-23 美敦力公司 基于生物电共振响应来确定电治疗的参数
US9566426B2 (en) * 2011-08-31 2017-02-14 ElectroCore, LLC Systems and methods for vagal nerve stimulation
CN103889495A (zh) * 2011-10-25 2014-06-25 学校法人金泽医科大学 用于改善痴呆症状和抑郁症状的光照射装置、设置有该光照射装置的房间和用于改善痴呆症状和抑郁症状的照明器具
CA2856424A1 (en) * 2011-11-29 2013-06-06 Baylor College Of Medicine A method to enhance cognition
US9272118B1 (en) 2012-03-02 2016-03-01 George Acton Methods for treating brain malfunctions
US10342986B2 (en) * 2012-04-06 2019-07-09 Kosivana Holdings Limited Frequency specific sensory stimulation
US8918176B2 (en) * 2012-04-23 2014-12-23 Medtronic, Inc. Assessing cognitive disorders based on non-motor epileptiform bioelectrical brain activity
JP6046439B2 (ja) * 2012-10-01 2016-12-14 トヨタ自動車株式会社 ブレイン・マシン・インターフェース
JP6549559B2 (ja) * 2013-04-29 2019-07-24 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー 標的細胞における活動電位の光遺伝学的調節のための装置、システム及び方法
US9511228B2 (en) 2014-01-14 2016-12-06 Cyberonics, Inc. Implantable neurostimulator-implemented method for managing hypertension through renal denervation and vagus nerve stimulation
WO2015149170A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 Functional Neuromodulation, Inc. Systems and methods for determining a trajectory for a brain stimulation lead
CN103932701B (zh) * 2014-04-13 2015-09-23 北京师范大学 一种基于皮层脑电高频Gamma神经振荡的个体化脑功能映射方法
EP3180080B1 (en) 2014-08-14 2021-01-06 Functional Neuromodulation, Inc. Brain stimulation system including multiple stimulation modes
US20160235980A1 (en) 2015-02-06 2016-08-18 NooThera Technologies LLC Systems and methods for directed energy therapeutics
CN104783788A (zh) * 2015-05-05 2015-07-22 刘冬冬 脑波诱导控制方法和脑波诱导设备
CN108697889B (zh) 2015-11-24 2022-08-12 麻省理工学院 用于预防、减轻和/或治疗痴呆的系统和方法
US20190076670A1 (en) 2017-09-11 2019-03-14 Alzheimer's Light Llc Flashing Light Therapy with Image Presentation and Interaction for Treatment of Alzheimer's Disease and Dementia
US10960225B2 (en) 2017-10-10 2021-03-30 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for preventing, mitigating, and/or treating dementia via visual stimulation that binds higher order brain regions, reduces neurodegeneration and neuroinflammation, and improves cognitive function
JP2020536653A (ja) 2017-10-10 2020-12-17 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 認知症の予防、緩和および／または治療のためのシステムならびに方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3383482A1 (en) 2018-10-10
EP3383482B1 (en) 2023-01-04
WO2017091698A1 (en) 2017-06-01
IL295071A (en) 2022-09-01
CN108697889A (zh) 2018-10-23
US20200316334A1 (en) 2020-10-08
US20200316335A1 (en) 2020-10-08
EP3383482A4 (en) 2019-08-14
IL283779A (en) 2021-07-29
IL283779B (en) 2022-09-01
KR102460518B1 (ko) 2022-10-31
US10159816B2 (en) 2018-12-25
AU2021215128B2 (en) 2023-11-02
AU2016361503B2 (en) 2021-08-26
KR20220148335A (ko) 2022-11-04
US10265497B2 (en) 2019-04-23
IL259533B (en) 2021-06-30
KR102603963B1 (ko) 2023-11-20
US20170304584A1 (en) 2017-10-26
US10682490B2 (en) 2020-06-16
AU2016361503A1 (en) 2018-05-10
JP2019502429A (ja) 2019-01-31
AU2021215128A1 (en) 2021-09-02
JP2023101026A (ja) 2023-07-19
IL259533A (en) 2018-07-31
US20170143934A1 (en) 2017-05-25
KR20230161532A (ko) 2023-11-27
CN108697889B (zh) 2022-08-12
EP4218916A1 (en) 2023-08-02
US20190240443A1 (en) 2019-08-08
JP2022020829A (ja) 2022-02-01
AU2024200621A1 (en) 2024-02-22
CA3003183A1 (en) 2017-06-01
KR20180085773A (ko) 2018-07-27
DK3383482T3 (da) 2023-04-11
JP7204192B2 (ja) 2023-01-16
CN115569282A (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2943587T3 (es) Sistemas para prevenir, atenuar y/o tratar demencia
Zhang et al. Brain-derived neurotrophic factor ameliorates learning deficits in a rat model of Alzheimer's disease induced by aβ1-42
Filser et al. Pharmacological inhibition of BACE1 impairs synaptic plasticity and cognitive functions
Scholz et al. Minocycline counter-regulates pro-inflammatory microglia responses in the retina and protects from degeneration
US20220040496A1 (en) Systems and methods for preventing, mitigating, and/or treating dementia via visual stimulation that binds higher order brain regions, reduces neurodegeneration and neuroinflammation, and improves cognitive function
Doi et al. Microglia activated with the toll-like receptor 9 ligand CpG attenuate oligomeric amyloid β neurotoxicity in in vitro and in vivo models of Alzheimer’s disease
AU2018347366A1 (en) Treating dementia with visual stimulation to synch gamma oscillations in brain
Zhao et al. Sleep restoration by optogenetic targeting of GABAergic neurons reprograms microglia and ameliorates pathological phenotypes in an Alzheimer’s disease model
Boutin et al. News and controversies regarding essential tremor
Tian et al. Molecular and circuit determinants in the globus pallidus mediating control of cocaine-induced behavioral plasticity
WO2023151701A1 (zh) 一种评估精神疾病和/或神经退行性疾病治疗效果的系统
Ferreira Establishing the relevance of Tau isoform imbalance in the onset and progression of Machado-Joseph disease
Stamenović et al. Clinical characteristics and treatment of psychosis in Parkinson's disease: A narrative review
Cho et al. Urolithin A prevents age-related hearing loss in C57BL/6J mice likely by inducing mitophagy
Kumar et al. Novel perspective of therapeutic modules to overcome motor and nonmotor symptoms in Parkinson's disease
Yuan et al. Department of Pain Medicine, The First Affliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou, China, Department of Magnetic Resonance Imaging, The First Affliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou, China, Department of Anesthesiology, The First Affliated Hospital Sun Yat-sen University, Guangzhou, China, Department of Anesthesiology, Pain and Perioperative Medicine, The First Affliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou, China
Leclercq et al. Anticonvulsant and antiepileptogenic effects of system x c
Reisberg et al. Tuesday, December 8, 2015