No es broma: bastó someter a modelos de ratón con alzheimer a luces LED para que disminuyeran sus niveles de betaamiloide, se redujese la fosforilación de las proteínas tau y se consiguiese que las microglías empezaran a eliminar desechos. Así lo cuenta al menos un equipo del Instituto Picower de Neurociencias adscrito al Instituto Tecnológico de Massachusetts coordinado por Li-Huei Tsai e integrado por Hannah Iaccarino y Annabelle Singer en un trabajo titulado Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia (La aplicación de frecuencias gamma atenúa la formación de amiloides y modifica la microglía) que acaba de publicarse en Nature. Y si bien los resultados obtenidos en animales no son extrapolables sin más a humanos la novedad de la técnica y su eficacia han llamado poderosamente la atención de los neurólogos.
Es el caso de Álvaro Pascual-Leone, profesor de Neurología de la prestigiosa Facultad de Medicina de Harvard, para quien «lo que este estudio cuidadosamente diseñado y bien ejecutado hace es mostrar que las ondas gamma -que desde hace mucho tiempo sabemos están vinculadas a la función cognitiva- juegan un papel crítico en la capacidad del cerebro para limpiar depósitos de amiloide. Es notable y sorprendente y abre una emocionante perspectiva sobre su posible aplicación en humanos”.
Para Michael Sipser, decano de la Facultad de Ciencias del Instituto Tecnológico de Massachusetts, el descubrimiento va más allá porque «abre una nueva puerta a la investigación de este trastorno cerebral, a los mecanismos que pueden causarlo y, por tanto , a cómo prevenirla». Optimismo al que se ha sumado el profesor Michal Schwartz –del conocido Weizmann Institute of Science– para quien «si los efectos de las ondas gamma son también capaces de mejorar la cognición en casos humanos de alzheimer el avance sería increíble”.
Vikaas Sohal, investigador de la Universidad de California, es por su parte notablemente más explícito: «Muchos neurocientíficos- incluido yo mismo- hemos pensado siempre que las onda gamma están presentes tanto en la comunicación interneuronal como en el proceso de información pero realmente a ninguno se nos ocurrió que pudieran modificar la biología de las células. Dicho de otro modo: es obvio que las ondas gamma forman parte del software del cerebro pero este estudio sugiere que éste puede alterar el hardware”.
Y el asunto es importante porque en la actualidad hay más de 46 millones de personas con alzheimer y se calcula que en 2050 esa cifra se habrá triplicado. De hecho se asegura que en España la padecen ya 1.200.00 personas, la décima parte antes de cumplir 65 años que es cuando la enfermedad se manifiesta de forma más evidente.
La investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts presenta por otra parte un importante aliciente que justifica la expectación creada: a diferencia de los fármacos que hoy se usan el tratamiento parece ser inocuo.
LAS ONDAS GAMMA
Antes de hablar del desarrollo de la investigación y los resultados obtenidos recordemos cómo se forman las ondas cerebrales con ejemplos sencillos. Cuando una multitud comienza a aplaudir -en un cine o en un estadio deportivo por ejemplo- cada persona lo hace inicialmente a su propio ritmo pero lo habitual es que a los pocos segundos los aplausos se sincronicen y haya cientos o miles de manos golpeándolas al mismo ritmo. Pues bien, algo similar ocurre en el cerebro. Las neuronas -como toda célula- tienen un potencial eléctrico de acción, una energía almacenada lista para ser descargada en el momento en que algún estímulo lo provoque. Y cuando una sola realiza esa descarga envía un pulso eléctrico que viaja de neurona en neurona haciendo que las demás manden sus impulsos eléctricos… sincronizándose al poco tiempo. Sincronización que da lugar a ciclos regulares de actividad eléctrica -a semejanza de los aplausos sincronizados de una multitud-, es decir, a las oscilaciones electromagnéticas que coloquialmente conocemos como ondas cerebrales.
Ondas cerebrales que se clasifican por la frecuencia de sus descargas bioeléctricas. Y así, si las descargas se producen entre 1 a 4 veces por segundo -al ciclo por segundo se le llama hercio (Hz)- hablamos de ondas delta que son las habituales durante el sueño profundo, si oscilan entre 4 y 8 Hz ondas theta -las habituales de los estados de calma profunda-, si oscilan entre 8 y 14 Hz ondas alfa -propias de un estado de relajación-, si lo hacen entre 14 y 30 Hz ondas beta -son las típicas de la vigilia y actividad cerebral «normal»- y si oscilan entre 30 y 90 Hz ondas gamma -propias de una gran actividad cerebral-. Pues bien, los procesos cognitivos -como la memoria, la atención, la concentración y el razonamiento- están especialmente relacionados con las ondas gamma.
Jorge J. Palop, investigador español del Instituto Gladstone de Enfermedades Neurológicas y Doctor en Neurociencia por la Universidad de Valencia publicó precisamente en noviembre de 2016 en Nature Reviews un trabajo titulado Network abnormalities and interneuron dysfunction in Alzheimer disease (Anormalidades en las redes y disfunción interneuronal en la enfermedad de alzheimer) en el que resalta la importancia de las ondas gama: “La amplitud (o potencia) de la actividad oscilatoria gamma aumenta durante el procesamiento sensorial o la codificación de la memoria, y tales aumentos en la potencia gamma predicen la formación con éxito de la memoria en humanos y ratones. La codificación durante las tareas sensoriales, motoras o de memoria se asocia no sólo con el aumento de la potencia de las oscilaciones de alta frecuencia (gamma) sino también con la reducción de la potencia de las oscilaciones de baja frecuencia (alfa, beta y teta)”. Y más adelante señala: “En general, los resultados de las mediciones de LFP (potencial de campo local), EEG (electroencefalografía) y MRI (imagen por resonancia magnética) sugieren que la formación eficaz de memoria requiere, o induce, un patrón de actividad cerebral que aumenta la potencia de las oscilaciones gamma y reduce el poder de las oscilaciones de bajas frecuencias y que ese ‘estado cerebral’ reduce la hipersincronía en la red neuronal distorsionada en humanos y ratones. En algunos pacientes con alzheimer las interacciones sociales y la actividad mental pueden, tal vez, al menos en parte, promover este estado. Las intervenciones farmacológicas que mejoren de forma persistente los ritmos cerebrales pueden ser de gran beneficio terapéutico”.
Y no sólo con el alzheimer porque la alteración de las ondas gamma se ha asociado también a otros trastornos cerebrales, incluyendo traumas y esquizofrenia.
¿LUZ PARA CURAR EL ALZHEIMER?
En suma, el equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts quiso estudiar la posible vinculación entre ondas gamma y alzheimer analizando para ello su presencia tanto en el hipocampo de ratones salvajes de tres meses de edad como de ratones modificados genéticamente para desarrollar alzheimer -ratones tipo 5XFAD- tomándolas mientras se encontraban en un laberinto. Y lo primero que observaron es que las ondas gamma eran más débiles en los ratones modificados incluso antes de que empezaran a acumularse en ellos placas y tuvieran problemas de aprendizaje y memoria lo que les llevó a inferir que las perturbaciones en las ondas gamma preceden a la formación de placas. Acto seguido se plantearon si restaurar los patrones correctos de ondas gamma permitía prevenir la enfermedad utilizando para ello un procedimiento conocido como optogenética que les permitió sensibilizar -mediante un virus- las interneuronas, las células cerebrales que sincronizan la actividad gamma de las neuronas excitadoras. Y mediante un cable de fibra óptica hicieron llegar a las interneuronas pulsos de luz a 40 Hz consiguiendo así aumentar su actividad global y, al tiempo, la sincronización. Y lo más sorprendente: una hora después la cantidad de beta amiloide 40 (40 aminoácidos) y beta amiloide 42 disminuyeron en el hipocampo en un 53% y 45% respectivamente. En cambio la estimulación a otras frecuencias -se probó entre 20 y 80 hertzios- no produjo ningún descenso de la cantidad de amiloides.
El siguiente paso fue comprobar si con técnicas menos invasivas podrían lograr los mismos efectos. Y como un estudio anterior había mostrado que la estimulación visual utilizando luz parpadeante a frecuencias específicas induce oscilaciones gamma en la corteza visual del cerebro construyeron un sencillo dispositivo: un grupo de luces LEDs programadas para parpadear a diferentes frecuencias. A continuación colocaron ratones 5XFAD de tres meses de edad en una cámara oscura e hicieron destellar durante una hora las luces LED de forma tenue a 40 Hz constatando que aumentaban las ondas gamma y los niveles de beta amiloide se reducían entre 12 y 24 horas.
Repitieron entonces el tratamiento durante 7 días y se redujo la carga de depósitos de beta amiloide en placas de la corteza visual en aproximadamente un 60% sugiriendo un efecto a largo plazo. En cambio no se observó efecto alguno en los niveles de beta amiloide cuando se les exponía a otras frecuencias o a una frecuencia aleatoria de luz parpadeante. Es más, comprobaron sorprendidos que el tratamiento también reduce la acumulación de proteínas tau y la consiguiente formación de ovillos neurofibrilares; al menos así ocurrió en un modelo de ratón programado para desarrollar demencia frontotemporal lo que sugiere que la actividad gamma podría tener también amplios efectos sobre la formación de proteínas cerebrales.
¿Y cómo puede un simple aumento de ondas gamma tener un efecto fisiológico tan importante? Pues buscando respuesta a esta pregunta Tsai y su equipo concluyeron que la estimulación gamma tiene un doble efecto: por una parte altera el procesamiento de la proteína precursora de amiloide -lo que implica una reducción de la formación de placas- y por otra aumenta la expresión de varios genes involucrados en las funciones de las microglías, células inmunitarias del cerebro encargadas de retirar materiales tóxicos y desechos celulares, limpiar el medio ambiente y mantener las neuronas sanas.
“Parece que las ondas gamma -a 40 Hz- pueden inducir una respuesta neuroprotectora global que afecta tanto a las neuronas como a las microglías –se explica en el trabajo-. El hecho de que el tratamiento con antagonistas de receptores de GABA anule los efectos de la estimulación a 40 Hz sobre los niveles de beta amiloide sugiere que la neurotransmisión gabaérgica es crítica para conseguirlos. La estimulación del parpadeo a 40 Hz redujo Aβ en múltiples modelos de ratones; incluyendo los 5XFAD, APP / PS1 y WT. Esta replicación en múltiples ratones muestra que estos hallazgos no son específicos de un animal”.
Cabe explicar que en los pacientes de alzheimer las microglías están muy inflamadas y segregan sustancias químicas tóxicas que hacen que otras células cerebrales enfermen. Sin embargo después de la estimulación gamma las microglías sufrieron cambios morfológicos, se duplicaron tanto en número como en tamaño y se volvieron más activas a la hora de eliminar proteínas beta amiloide.
“Es la primera vez –afirmaría Annabelle Singer, coautora del trabajo– que científicamente se demuestra que las células inmunes del cerebro pueden ser controladas por parpadeos de luz no invasivos. Obviamente aun estamos descubriendo la mejor manera de aplicar estos hallazgos a los seres humanos”.
El laboratorio de Tsai está estudiando ahora si la luz puede llevar ondas gamma a regiones del cerebro más profundas y los datos preliminares sugieren que es posible. También están investigando el alcance de la reducción de las placas amiloides en el comportamiento de sus modelos de ratón de alzheimer y si la técnica podría afectar a otros trastornos neurológicos que implican oscilaciones gamma deterioradas. De hecho Tsai y Ed Boyden -profesor de Ingeniería Biológica y Ciencias Cerebrales y coautor del trabajo publicado en Nature– han puesto en marcha una empresa llamada Cognito Therapeutics para realizar pruebas en humanos. Y en esa línea cabe señalar que Rudolph Tanzi, un investigador que nada tiene que ver con el equipo de Tsai pero es responsable del área de investigación sobre Genética y Envejecimiento del Hospital General de Massachusetts, ya ha desarrollado unos anteojos que emiten determinadas frecuencias a fin de estimular otros tipos de ondas cerebrales; como las ondas theta habituales durante la meditación. «Inventamos estas gafas para que la gente pudiera relajarse y usarlas recreativamente -explica Tanzi- pero en el futuro podría pensarse en usarlas para estimular las ondas gamma y obtener así los beneficiosos efectos que se señalan en el estudio de Tsai».
Es posible además que las ondas gamma tengan otros beneficios más allá de la eliminación del beta amiloide; el ya citado Vikaas Sohal asevera por ejemplo que podrían conducir a «profundas y duraderas mejoras en el aprendizaje”.
A fin de producir ondas gamma en las áreas más afectadas por la enfermedad -como el hipocampo- los investigadores ya se plantean incluso usar métodos invasivos como el de implantar quirúrgicamente en el cerebro un dispositivo que envíe impulsos eléctricos en zonas concretas. Otros en cambio se plantean hacerlo mediante estimulación magnética transcraneal; la idea es usar una corriente eléctrica que a través del cuero cabelludo genere campos magnéticos que penetren en el área deseada del cerebro.
En fin, todo muy sofisticado cuando una simple meditación o la inducción hipnótica de una persona ya logra sin más llevar a la generación natural de ondas gamma en el cerebro. Pero claro, la hipnosis y el yoga son disciplinas «no científicas» y ni pueden patentarse ni requieren aparatos que poder vender… Aunque trabajos como éste apoyen y expliquen parte de sus potenciales efectos terapéuticos.
MEDITACIÓN Y ONDAS GAMMA
Y sin embargo meditar permite generar ondas gamma. En 2004 el neuroinvestigador Richard J. Davidson -del Laboratory for Functional Brain Imaging and Behavior de la Universidad de Wisconsin– analizó junto a Antoine Lutz y otros investigadores los cerebros de 8 budistas tibetanos mientras meditaban y comparó los resultados con los obtenidos de un grupo de meditadores novatos voluntarios que se entrenaron para el estudio meditando una hora al día durante una semana antes. Lo llamativo es que aun sin meditar los practicantes budistas tenían una proporción superior de ondas gamma, diferencia que aumentó al meditar y se mantuvo durante los periodos de reposo. Es más, cuando se les dijo a los monjes que se centraran en lo que se conoce como estado de “amor incondicional y compasión” sus ondas gamma comenzaron a acelerarse de forma rítmica y coherente consiguiendo un gran amplitud que fue incrementándose a medida que transcurría la práctica de la meditación. Y no solo eso: sus patrones de sincronía fueron superiores a los de los voluntarios del grupo control.
“Las diferencias en la actividad basal reportadas -explica el trabajo- sugieren que el estado de reposo del cerebro puede ser alterado por la práctica meditativa a largo plazo (…) Nuestro estudio es coherente con la idea de que la atención y los procesos afectivos, reflejados en la banda gamma del electroencefalógrafo, son habilidades flexibles que pueden ser entrenadas”.
El trabajo se publicó en Proceedings of the National Academy of Sciences con el título Long-term meditators self-induce high-amplitude gamma synchrony during mental practice (Meditadores con amplia experiencia se autoinducen sincronía gamma de alta amplitud durante la práctica meditativa).
Es más, la práctica continuada de la meditación permite desarrollar en el cerebro nuevas funciones y conexiones neuronales. El experimento se efectuó colocando 256 sensores en la cabeza de todos ellos -monjes y estudiantes- mientras meditaban. Pues bien, se comprobó que quienes practican habitualmente la meditación presentan una gran actividad en la corteza prefrontal izquierda y el informe asegura que “la amplitud de las ondas gamma recogidas en algunos de los monjes son las mayores de la historia registradas en un contexto no patológico». Una amplitud que, según los expertos, sólo se explica mediante la “suma” de las que emiten las diferentes neuronas. Es decir, que mediante la meditación los monjes conseguían la sincronización de un elevado número de neuronas. El estudio indica por tanto que el cerebro, mediante un correcto entrenamiento, puede desarrollar funciones y conexiones neuronales nunca imaginadas. La verdad es que hasta hace sólo unos años se pensaba que las conexiones neuronales se fijan cuando somos bebés y no varían una vez somos adultos pero en los últimos 10 años la tecnología ha permitido constatar que sí se producen cambios por lo que hoy se habla de neuroplasticidad y ya se reconoce que el cerebro puede seguir desarrollándose a lo largo de la vida.
Agregaremos que cinco años después -en 2009- el investigador Beverly Rubik publicó en The Journal of Alternative and Complementary Medicine el trabajo Neurofeedback-Enhanced Gamma Brainwaves from the Prefrontal Cortical Region of Meditators and Non-Meditators and Associated Subjective Experiences, (El neurofeedback mejora las ondas cerebrales gamma de la región cortical prefrontal de meditadores y no meditadores así como las experiencias subjetivas asociadas). Se trató de un estudio que tenía entre otros objetivos el de explorar las experiencias internas asociadas con el aumento de la producción de ondas gamma cerebrales en una experiencia de neurofeedback, retroalimentación electroencefalográfica que supone el uso de técnicas neurocomportamentales a fin de conseguir la adquisición de autocontrol sobre patrones concretos de la actividad cerebral y la aplicación de estas habilidades en la vida diaria.
Y los resultados mostraron que la banda de 40 Hz prefrontal –la misma de la investigación del Instituto Tecnológico de Massachusetts– en las personas que utilizaron técnicas de neurofeedback se correspondió con sensaciones de felicidad y amor así como con una reducción del estrés. Los resultados también mostraron que los meditadores habituales fueron capaces de aumentar la amplitud de las oscilaciones de 40Hz más que los no meditadores.
“Los resultados del estudio –se dice en las conclusiones- sugieren la posibilidad de que las ondas cerebrales asociadas a sentimientos de felicidad, amor, satisfacción, gratitud, conciencia, plena atención, paz, y ausencia de estrés se correspondan con la banda gamma de la región cortical prefrontal. Aunque este estudio no llega tan lejos como para concluir que la banda de 40 Hz facilita los sentimientos emocionales positivos y/o reduce los sentimientos negativos a lo largo del tiempo los resultados apuntan a esa posibilidad. Se necesitan más estudios para comprobarlo pero si así fuera podría ser importante para mejorar la salud y el bienestar ya que la investigación muestra que los efectos de las emociones positivas hacen más por la salud que contrarrestar o cancelar simplemente los efectos de las emociones negativas. Se ha demostrado que las emociones positivas promueven una mejor salud al impulsar el sistema inmune y proporcionar mayor resiliencia para recuperarse del estrés. Además las emociones pueden modular la función del sistema inmune a través de diversas vías neuroendocrinas. Mientras las emociones negativas están ligadas a vías bioquímicas inflamatorias causalmente vinculadas a enfermedades crónicas -como las patologías cardiovasculares y el cáncer- las positivas contribuyen a producir vías antiinflamatorias protectoras”.
Agregaremos que este mismo año- 2017- la investigadora española del Instituto de Biomedicina de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Barcelona María Jesús Alvarez-López fue coautora del trabajo Epigenetic clock analysis in long-term meditators (Análisis del reloj epigenético en meditadores habituales) publicado en Psychoneuroendocrinology según el cual la meditación influye en el reloj epigenético, subconjunto de modificaciones epigenéticas que hoy día pueden detectarse en el ADN de forma tan precisa que la edad biológica de los seres humanos puede predecirse hoy con un margen de error de entre 3 y 6 años analizando cualquier tejido o fluido. Pues bien, esto es lo que afirma en el trabajo: “Los datos que presentamos amplían la evidencia previa que muestra la influencia que tiene la meditación sobre los biomarcadores del envejecimiento; en particular la presencia de telómeros de más longitud a largo plazo, el aumento de la actividad de la telomerasa después de 3 meses de retiro para meditar, un entrenamiento de meditación yóguica, y un programa de reducción del estrés basado en la atención plena”. Y aunque el trabajo dice que hay que realizar más estudios asevera que la respiración, las visualizaciones y otras técnicas mente-cuerpo podría ayudar epigenéticamente a envejecer más lentamente. “Los efectos acumulativos de una práctica de meditación regular pueden a largo plazo ayudar a retardar el reloj epigenético y representar una estrategia preventiva útil para las enfermedades crónicas relacionadas con la edad”, se dice en él.
En suma, la meditación, el yoga y las disciplinas que modifican los estados de conciencia tienen efectos fisiológicos constatados por mucho que los cienciólatras sigan negándolo. Lo curioso es que su constatación procede ahora de ensayos científicos ortodoxos.
Elena Santos
https://www.dsalud.com/reportaje/tratan-alzheimer-estimulando-las-neuronas-luces-led/
https://elpais.com/elpais/2019/05/23/ciencia/1558627869_717947.html
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