Vicino

Il cervello umano è un sito dominante per il metabolismo energetico nel corpo. La contrazione e il rilassamento intrinseci delle pareti vascolari, noti anche come "vasomozione", sono responsabili dell'attività metabolica ed emodinamica nel cervello umano. I disturbi della vasomozione sono associati a condizioni neurologiche, come l'aterosclerosi, il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson e l'ictus. Una migliore comprensione dei meccanismi alla base delle attività emodinamiche e metaboliche nel metabolismo cerebrale umano può aiutare a promuovere l’applicazione della neuromodulazione nel miglioramento del funzionamento cognitivo nelle persone con o senza disturbi neurologici.

La fotobiomodulazione transcranica (tPBM) è una forma emergente di terapia della luce che utilizza laser o LED a bassa intensità che emettono luce nel vicino infrarosso per stimolare il cervello e migliorare la sua attività. Un approccio promettente, il tPBM è attualmente allo studio come potenziale terapia per varie condizioni neurologiche. Tuttavia, è ancora nelle fasi iniziali di sviluppo, con i ricercatori che lavorano sull’ottimizzazione di fattori come l’intensità della luce, la lunghezza d’onda e la durata del trattamento per ottenere il miglior risultato possibile.

La professoressa Hanli Liu e i suoi colleghi dell'Università del Texas ad Arlington, USA, hanno esaminato gli effetti specifici del tPBM sull'attività emodinamica (relativa al flusso sanguigno) e metabolica della corteccia prefrontale, una regione del cervello coinvolta nelle funzioni cognitive . Nel loro recente studio pubblicato su Neurophotonics, hanno fatto un passo avanti dimostrando che le attività emodinamiche e metaboliche della corteccia prefrontale a riposo sono effettivamente modulate in modo significativo dal tPBM.

In questo studio, i ricercatori hanno arruolato 26 giovani adulti sani per sottoporli a sessioni tPBM, durante le quali sono stati sottoposti a cinque diverse condizioni di stimolazione. Ciascun partecipante ha ricevuto un trattamento di 8 minuti con luce da 800 nm e 850 nm sulla fronte destra (R800, R850) e luce da 800 nm sulla fronte sinistra (L800). Hanno anche ricevuto due interventi fittizi (placebo) sulla fronte sinistra e destra per l'analisi di controllo. Sono stati forniti occhiali di protezione laser per proteggere gli occhi dei partecipanti durante il trattamento.

Immediatamente prima e dopo il trattamento tPBM di 8 minuti, sono state posizionate sonde di rilevamento della spettroscopia nel vicino infrarosso a banda larga a 2 canali (2-bbNIRS) su ciascun lato della fronte dei partecipanti. Questa configurazione ha aiutato i ricercatori a catturare e misurare gli effetti del trattamento e i cambiamenti nell’attività cerebrale prima e dopo la stimolazione in base alle proprietà di assorbimento e dispersione del tessuto cerebrale. I dati misurati sono stati poi convertiti in segnali per rappresentare le attività emodinamiche e metaboliche in diverse regioni del cervello.

I ricercatori hanno osservato differenze significative nella risposta del cervello attraverso le bande di oscillazione infra-lenta (ISO) – gamme di frequenza delle oscillazioni ritmiche nei vasi sanguigni che si verificano indipendentemente dal battito cardiaco – dopo il trattamento con tPBM. Diverse oscillazioni della banda ISO, classificate come componenti endogene (E), miogeniche (M) e neurogeniche (N), rappresentano lo strato endoteliale interno e lo strato esterno della muscolatura liscia dei vasi sanguigni, nonché gli elementi correlati ai nervi all'interno dei tessuti , rispettivamente.

In generale, i vasomotori in diverse regioni del cervello, come la fronte bilaterale, sono sincronizzati a causa del battito cardiaco unificato o del movimento cardiaco. I ricercatori hanno scoperto che tutte e tre le condizioni tPBM determinavano una riduzione della sincronizzazione tra il metabolismo bilaterale nella banda N e le attività emodinamiche bilaterali nella banda M dell'ISO. Tuttavia, R800 ha aumentato significativamente la connettività emodinamica e metabolica bilaterale o la sincronizzazione nella banda E.

Esaminando l’accoppiamento tra attività emodinamica e metabolica su ciascun lato della corteccia prefrontale, hanno inoltre scoperto che tutte e tre le condizioni di stimolazione aumentavano l’accoppiamento emodinamico-metabolico nella banda E solo sul lato tPBM, non sul lato opposto. Inoltre, sia R800 che L800 hanno portato ad un maggiore accoppiamento emodinamico-metabolico nella banda M anche dal lato della stimolazione.