Um estudo conduzido pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts mostrou que a estimulação tátil do ritmo cerebral com uma frequência gama de 40 Hz pode reduzir a patologia e os sintomas da doença de Alzheimer. Isso amplia as descobertas anteriores de estudos de estimulação luminosa e sonora. A pesquisa descobriu que essa estimulação tátil não apenas melhora a saúde do cérebro e a função motora, mas também reduz os níveis de uma proteína característica da doença de Alzheimer e danos ao DNA neuronal. As descobertas reforçam o potencial da estimulação sensorial não invasiva como uma nova estratégia terapêutica para doenças neurodegenerativas.
A estimulação tátil melhora o desempenho motor, diminui a fosforilação da tau, preserva neurônios e sinapses e reduz o estresse[{” attribute=””>DNA damage, a new study shows.
MIT researchers have found that sensory stimulation of 40 Hz gamma frequency brain rhythms using tactile stimulation can mitigate Alzheimer’s disease pathology and symptoms. The study, which builds on earlier work involving light and sound, showed that daily exposure to 40 Hz vibrations improved brain health and motor function in mice and reduced key markers of Alzheimer’s disease. This research underlines the potential for gamma frequency stimulation as a novel therapeutic approach to Alzheimer’s disease.
Evidence that non-invasive sensory stimulation of 40 Hz gamma frequency brain rhythms can reduce Alzheimer’s disease pathology and symptoms, already shown with light and sound by multiple research groups in mice and humans, now extends to tactile stimulation. A new study by MIT scientists shows that Alzheimer’s model mice exposed to 40 Hz vibration an hour a day for several weeks showed improved brain health and motor function compared to untreated controls.
The MIT group is not the first to show that gamma frequency tactile stimulation can affect brain activity and improve motor function, but they are the first to show that the stimulation can also reduce levels of the hallmark Alzheimer’s protein phosphorylated tau, keep neurons from dying or losing their synapse circuit connections, and reduce neural DNA damage.
“This work demonstrates a third sensory modality that we can use to increase gamma power in the brain,” said Li-Huei Tsai, corresponding author of the study, director of The Picower Institute for Learning and Memory and the Aging Brain Initiative at MIT, and Picower Professor in the Department of Brain and Cognitive Sciences (BCS). “We are very excited to see that 40 Hz tactile stimulation benefits motor abilities, which has not been shown with the other modalities. It would be interesting to see if tactile stimulation can benefit human subjects with impairment in motor function.”
An enlarged detail from a figure in the paper highlights reductions in phosphorylated tau (magenta) in primary somatosensory cortical neurons in Tau P301S model mice treated with 40 Hz tactile stimulation (right). An image from an untreated control is on the left. Credit: Tsai Lab/MIT Picower Institute
Ho-Jun Suk, Nicole Buie, Guojie Xu and Arit Banerjee are lead authors of the study in Frontiers in Aging Neuroscience and Ed Boyden, Y. Eva Tan Professor of Neurotechnology at MIT, is a co-senior author of the paper. Boyden, an affiliate member of The Picwoer Institute, is also appointed in BCS as well as the Departments of Bioengineering and Media Arts and Sciences, the McGovern Institute for Brain Research, and the K. Lisa Yang Cener for Bionics.
Feeling the vibe
In a series of papers starting in 2016, a collaboration led by Tsai’s lab has demonstrated that light flickering and/or sound clicking at 40 Hz (a technology called GENUS for Gamma Entrainment Using Sensory stimuli), reduces levels of amyloid-beta and tau proteins, prevents neuron death and preserves synapses and even sustains learning and memory in a variety of Alzheimer’s disease mouse models. Most recently in pilot clinical studies the team showed that 40 Hz light and sound stimulation was safe, successfully increased brain activity and connectivity, and appeared to produce significant clinical benefits in a small cohort of human volunteers with early-stage Alzheimer’s disease. Other groups have replicated and corroborated health benefits of 40 Hz sensory stimulation and an MIT spin-off company, Cognito Therapeutics, has launched stage III clinical trials of light and sound stimulation as an Alzheimer’s treatment.
The new study tested whether whole-body 40 Hz tactile stimulation produced meaningful benefits in two commonly used mouse models of Alzheimer’s neurodegeneration, the Tau P301S mouse, which recapitulates the disease’s tau pathology, and the CK-p25 mouse, which recapitulates the synapse loss and DNA damage seen in human disease. The team focused its analyses in two areas of the brain: the primary somatosensory cortex (SSp), where tactile sensations are processed, and the primary motor cortex (MOp), where the brain produces movement commands for the body.
To produce the vibration stimulation, the researchers placed mouse cages over speakers playing 40 Hz sound, which vibrated the cages. Non-stimulated control mice were in cages interspersed in the same room so that all the mice heard the same 40 Hz sound. The differences measured between the stimulated and control mice were therefore made by the addition of tactile stimulation.
First, the researchers confirmed that 40 Hz vibration made a difference in neural activity in the brains of healthy (i.e. non-Alzheimer’s) mice. As measured by expression of c-fos protein, activity increased two-fold in the SSp and more than 3-fold in the MOp, a statistically significant increase in the latter case.
Once the researchers knew that 40 Hz tactile stimulation could increase neural activity, they assessed the impact on disease in the two mouse models. To ensure both sexes were represented, the team used male P301S mice and female CK-p25 mice.
P301S mice stimulated for three weeks showed significant preservation of neurons compared to unstimulated controls in both brain regions. Stimulated mice also showed significant reductions in tau in the SSp by two measures, and exhibited similar trends in the MOp.
CK-p25 mice received six weeks of vibration stimulation. These mice showed higher levels of synaptic protein markers in both brain regions compared to unvibrated control mice. They also showed reduced levels of DNA damage.
Finally, the team assessed the motor abilities of mice exposed to the vibration vs. not exposed. They found that both mouse models were able to stay on a rotating rod significantly longer. P301S mice also hung on to a wire mesh for significantly longer than control mice while CK-p25 mice showed a positive, though non-significant trend.
“The current study, along with our previous studies using visual or auditory GENUS demonstrates the possibility of using non-invasive sensory stimulation as a novel therapeutic strategy for ameliorating pathology and improving behavioral performance in neurodegenerative diseases,” the authors concluded.
Reference: “Vibrotactile stimulation at gamma frequency mitigates pathology related to neurodegeneration and improves motor function” by Ho-Jun Suk, Nicole Buie, Guojie Xu, Arit Banerjee, Edward S. Boyden and Li-Huei Tsai, 18 May 2023, Frontiers in Aging Neuroscience. DOI: 10.3389/fnagi.2023.1129510
Support for the study came from The JPB Foundation, The Picower Institute for Learning and Memory, Eduardo Eurnekian, The DeGroof-VM Foundation, Halis Family Foundation, Melissa and Doug Ko Hahn, Lester Gimpelson, Eleanor Schwartz Charitable Foundation, The Dolby Family, Kathleen and Miguel Octavio, Jay and Carroll Miller, Anne Gao and Alex Hu and Charles Hieken.
Partes essenciais da substância branca – que fornecem conexões entre diferentes partes do cérebro – mostram evidências de aumento durante a gravidez
De acordo com um dos primeiros mapas detalhados das mudanças que ocorrem no cérebro humano antes, durante e depois dos cruciais nove meses de gravidez, o cérebro da gravidez realmente existe.
Com base em 26 tomografias cerebrais de uma mulher saudável de 38 anos, os cientistas descobriram “coisas notáveis”, incluindo mudanças em áreas associadas à comunicação social e ao processamento emocional – algumas das quais permaneceram evidentes dois anos após o parto.
Eles dizem que agora são necessários mais estudos em um número maior de mulheres para determinar o impacto potencial dessas mudanças no cérebro.
Esses insights podem ajudar a melhorar a compreensão dos primeiros sinais de condições como depressão pós-parto e pré-eclâmpsia.
“É o primeiro mapa detalhado do cérebro humano durante a gravidez”, diz Emily Jacobs, autora do estudo e especialista em neurociência da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara.
“Nunca vimos o cérebro passar por uma transformação como esta.
“Finalmente, podemos observar mudanças no cérebro em tempo real.”
Elizabeth Christell
O cérebro da neurocientista Elisabeth Krastel foi examinado repetidamente durante a gravidez
As dramáticas mudanças físicas que ocorrem no corpo durante a gravidez são bem conhecidas, mas entendemos pouco sobre como e por que o cérebro muda.
Muitas mulheres falam sobre ter “cérebro de gravidez” ou “cérebro de bebê” para descrever sentimentos de esquecimento, distração ou confusão mental.
Estudos anteriores concentraram-se em exames cerebrais antes e logo após a gravidez, e não durante toda a gravidez.
O cérebro que foi estudado na pesquisa, Publicado na Nature Neuroscienceé um estudo da cientista Elizabeth Krastel, do Centro de Neurociências de Aprendizagem e Memória da Universidade da Califórnia, Irvine.
Ela planejava engravidar por fertilização in vitro enquanto a pesquisa estava em andamento e agora tem um filho de quatro anos.
Dr. Christelle diz que é “notável” estudar seu cérebro em detalhes e compará-lo com o cérebro de mulheres não grávidas.
“É certamente um pouco estranho ver o seu cérebro mudar desta forma – mas também sei que iniciar esta linha de investigação teria sido necessário um neurocientista”, diz ela.
Laura Pritchett
O estudo descobriu mudanças generalizadas no volume de massa cinzenta a cada semana de gravidez – cores mais escuras mostram as áreas do cérebro mais afetadas.
Em aproximadamente 80% das áreas cerebrais do Dr. Chrastel, o volume de massa cinzenta – o tecido que controla o movimento, as emoções e a memória – diminuiu cerca de 4%, com apenas uma pequena recuperação ocorrendo após a gravidez.
Mas houve aumentos na integridade da substância branca – uma medida da saúde e da qualidade das ligações entre regiões do cérebro – no primeiro e segundo trimestre da gravidez, que regressou aos níveis normais logo após o nascimento.
Os pesquisadores dizem que as mudanças são semelhantes às que ocorrem durante a puberdade.
Estudos em roedores sugerem que isso pode tornar as mães grávidas mais sensíveis aos odores e mais propensas a cuidar dos bebês, construir o ninho ou cuidar da casa.
“Mas os humanos são muito mais complexos”, diz o Dr. Krastel.
Ela disse que pessoalmente não sentiu nenhuma “mente maternal” durante a gravidez, mas estava definitivamente mais cansada e emocionada no terceiro trimestre.
O próximo passo é coletar imagens cerebrais detalhadas de 10 a 20 mulheres e dados de uma amostra muito maior em momentos específicos, para capturar uma ampla gama de experiências diferentes.
“Dessa forma, podemos determinar se alguma dessas mudanças pode ajudar a prever coisas como a depressão pós-parto ou entender como algo como a pré-eclâmpsia pode afetar o cérebro”, diz o Dr.
Quando se trata de formação de planetas, os astrônomos há muito adotam o que Cassandra Hall, astrônoma do Centro de Simulação Física da Universidade da Geórgia, chama de abordagem “de baixo para cima”: gases e poeira orbitando uma estrela jovem acumulam-se lentamente ao longo do caminho. milhões de anos. Sua gravidade o transforma em um corpo redondo.
Mas a descoberta feita pela Dra. Hall e seus colegas, Foi publicado na Nature este mêssugerindo que o quadro pode ser mais complexo.
Num sistema estelar a 508 anos-luz da Terra, os investigadores encontraram condições que apoiam uma abordagem alternativa “de cima para baixo” para a formação de planetas, na qual o material fértil que orbita uma estrela jovem colapsa rapidamente num planeta. Este mecanismo, conhecido como instabilidade gravitacional, poderia explicar a existência de mundos massivos e misteriosos, conhecidos por seguirem órbitas amplas em torno de estrelas relativamente pequenas.
“Não havia nenhuma evidência real e conclusiva de que isso tivesse acontecido antes”, escreveu o Dr. Hall em um e-mail. “Encontramos!”
A matéria cósmica que orbita uma estrela jovem está repleta de potencial que pode ajudar a formar planetas. Este material é conhecido como disco protoplanetário e geralmente gira devido à gravidade da estrela hospedeira. Mas se este disco se tornar suficientemente grande, poderá ser afetado pela sua própria gravidade, fazendo com que o sistema estelar nascente se torne instável. Áreas de maior densidade aparecem no disco na forma de braços espirais, semelhantes ao formato das nuvens em rotação nos furacões.
“A estrela será como o olho da tempestade”, disse Jess Speedie, estudante de pós-graduação da Universidade de Victoria, no Canadá, que liderou o estudo sob a supervisão do astrofísico Rubing Dong.
De acordo com Speedy, se esses braços conseguirem extrair material suficiente, eles poderão se dividir em aglomerados, que por sua vez poderão colapsar em gigantescos planetas gasosos. Isto pode acontecer em apenas algumas centenas de anos, em vez dos milhões de anos previstos para a abordagem “de baixo para cima” conhecida como acreção central.
“Essas duas teorias estão em uma batalha na astronomia há algum tempo. Encontrámos, pela primeira vez, evidências conclusivas de que um caminho de instabilidade gravitacional é possível”, disse Speedie.
Os discos gravitacionalmente instáveis podem ser os úteros de planetas massivos que estão demasiado longe das suas estrelas hospedeiras para serem explicados pela acreção do núcleo. Em 2022, os astrónomos poderão determinar se estes planetas são capazes de se expandir ou contrair. Foi relatado A descoberta de um protoplaneta com nove vezes a massa de Júpiter orbitando a estrela AB Aurigae, uma estrela que tem apenas quatro milhões de anos. O planeta estava a formar-se a uma distância de 14,6 mil milhões de quilómetros da estrela – mais do dobro da distância entre o nosso Sol e Plutão.
Planetas semelhantes foram encontrados em outros lugares. “É quase impossível explicar a sua formação por um processo 'de baixo para cima'”, diz o Dr. Hall. “Não deveria haver material sólido suficiente para formar estes objetos pelo modelo básico de acreção.”
Na década de 1980, os astrónomos propuseram a ideia de que a instabilidade gravitacional poderia dar origem a estes planetas não convencionais. Mas eles não conseguiram encontrar uma maneira de provar isso. Em simulação publicada em 2020, Dr. Hall e seus colegas mostraram A velocidade da matéria através do disco gravitacionalmente instável varia em um padrão distinto.
Anos mais tarde, a sua equipa apontou o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, um radiotelescópio no Chile, para a estrela AB Aurigae e encontrou a assinatura exata prevista pela simulação.
Lee Hartman, um astrônomo da Universidade de Michigan que não esteve envolvido no trabalho, disse que o novo estudo é “bastante plausível”, acrescentando: “Mas acho que há alguns detalhes que ainda precisam ser esclarecidos para tornar este estudo completamente convincente”. .”
Dr. Hartmann acrescentou que mesmo que os resultados fossem sólidos, eles apenas provam que a instabilidade gravitacional é algo que ocorre, e não que leva à formação de planetas. A razão pode ser que o mecanismo ajuda o núcleo a se acumular.
Dr. Hall acredita que é improvável que este cenário seja um ou outro.
“Na verdade, esperamos que todos os ambientes em que os planetas se formam passem por uma fase gravitacionalmente instável”, onde os planetas podem se formar através do colapso gravitacional e da acreção do núcleo, disse ela.
No futuro, os astrónomos que lideraram o estudo planeiam procurar sinais de instabilidade gravitacional noutros sistemas estelares jovens. Eventualmente, eles também esperam procurar sinais deste mecanismo em mundos totalmente formados.
Sra. Speedie está ansiosa para aprender mais sobre a diversidade dos planetas, as diferentes formas como eles podem se formar e o que isso pode revelar sobre o nosso sistema solar.
“Acho que o universo é provavelmente mais criativo do que as mentes humanas”, disse ela. “Estamos interessados nas possibilidades que existem.”
O aumento da temperatura na Antártica em julho representa o aumento de temperatura estratosférico mais antigo já registrado. NASA Mostrar notas.
Cientistas atmosféricos têm monitorado esta área de perto Atmosfera da Terraque se estende de cerca de 4 a 31 milhas (6 a 50 km) acima da superfície da Terra, durante o inverno do Hemisfério Sul. Lawrence Coy e Paulo Newmanambos cientistas atmosféricos da NASA Escritório Global de Modelagem e Absorção (GMAO),Criação detalhada Modelos de assimilação e reanálise de dados Eles estudaram as mudanças na atmosfera global e prestaram muita atenção aos eventos de aquecimento incomuns e “repentinos”.
Normalmente, a temperatura está na estratosfera média, aproximadamente 19 milhas (30 km) acima terraA temperatura na superfície do planeta é de cerca de 112 graus Fahrenheit negativos (80 graus Celsius negativos), mas em 7 de julho houve um salto de 27 graus Fahrenheit (-3 graus Celsius) para -85 graus Fahrenheit (-65 graus Celsius). Este aumento estabeleceu um novo recorde para a temperatura mais alta já observada em julho na estratosfera sobre a Antártida.
“O evento de julho foi o aquecimento estratosférico mais antigo já observado em todo o registro do GMAO de 44 anos”, disse Cui em seu relatório. declaração.
As temperaturas continuaram por duas semanas, antes de cair novamente em 22 de julho. Houve uma breve pausa antes de outro aumento para 31°F (-1°C) em 5 de agosto.
No inverno, a estratosfera é dominada por ventos de oeste, que orbitam em torno do Pólo Sul a velocidades de aproximadamente 300 km/h. O fluxo em torno dos pólos é geralmente simétrico, comumente conhecido como vórtice polar. No entanto, às vezes ocorrem anomalias de fluxo e, quando o vento enfraquece, a forma do fluxo muda. À medida que o vórtice polar se torna mais extenso, os ventos diminuem, levando a um aumento significativo da temperatura da estratosfera sobre a região Antártica.
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Este mapa mostra a vorticidade potencial — uma quantidade que descreve como as massas de ar giram — na estratosfera em 5 de agosto de 2024. As áreas de alta vorticidade potencial são mostradas em amarelo e têm rotação no sentido horário; Regiões de baixa vorticidade potencial são mostradas em roxo e possuem rotação no sentido anti-horário. O vórtice polar alongou-se e enfraqueceu, e o fluxo do vento tinha a forma de um amendoim, em vez do padrão circular habitual. Direitos autorais: Wanmei Liang, usando dados GEOS-FP com permissão de Lawrence Coy e do Global Modeling and Assimilation Office da NASA GSFC Temperaturas do ar na estratosfera média para 5 de agosto de 2023 (esquerda) e 5 de agosto de 2024 (direita). O alongamento do vórtice polar e as temperaturas mais elevadas perto do pólo são evidentes no mapa de 2024. (Crédito da imagem: Wanmei Liang, usando dados GEOS-FP fornecidos por Lawrence Cui e pelo Escritório de Modelagem e Assimilação Global do Centro de Pesquisa Espacial da NASA)
O vórtice polar no Hemisfério Sul permanece menos ativo do que o seu homólogo no Ártico. “Os eventos repentinos de aquecimento global na Antártica ocorrem uma vez a cada cinco anos, o que é muito menos frequente do que no Ártico”, disse Cui. Ele explicou que isto é provável porque o Hemisfério Norte contém mais terra, o que pode perturbar o fluxo dos ventos na troposfera, que é a camada inferior da atmosfera perto da Terra. Sistemas climáticos em grande escala que se desenvolvem na troposfera e avançam para a estratosfera podem afetar o vórtice polar.
O clima troposférico em julho sobre a Antártica também é equivalente a julho de 1991, pois… O quinto julho mais quente foi observado Mas Newman destacou que um aquecimento repentino da estratosfera não está necessariamente relacionado com o clima.
“As mudanças nas temperaturas da superfície do mar e no gelo marinho podem perturbar estes sistemas atmosféricos de grande escala na troposfera que se propagam para cima”, disse Newman no comunicado. “Mas determinar porque é que estes sistemas se desenvolvem é realmente difícil”.
Nota do editor: Este artigo foi atualizado às 12h05 EDT do dia 16 de setembro para corrigir algumas conversões de temperatura entre Fahrenheit e Celsius.
