1. Ein wachsendes Problem für ältere Menschen – altersbedingter kognitiver Abbau
  2. Verschiedene Faktoren der Gehirnalterung und des altersbedingten kognitiven Verfalls
  3. Photobiomodulation des Gehirns (PBM) und Mitochondrienfunktion
  4. PBM im Gehirn und metabolische Effekte
  5. PBM im Gehirn und entzündungshemmende Wirkungen
  6. PBM im Gehirn führt zu einer Verringerung der neuronalen Exzitotoxizität
  7. PBM im Gehirn erhöht die zerebrale Vaskularität und Sauerstoffversorgung
  8. Veröffentlichte Forschung – PBM im Gehirn bei älteren Menschen
Ein wachsendes Problem für ältere Menschen ist der altersbedingte kognitive Abbau.

Aufgrund des medizinisch-technischen Fortschritts ist die ältere Bevölkerung das am schnellsten wachsende Segment der Weltbevölkerung. Folglich sind die Nebenwirkungen des natürlichen altersbedingten kognitiven Verfalls – wie verlangsamtes Denken, Gedächtnisverlust und geringe geistige Energie – aufgrund der wachsenden Zahl älterer Menschen und der negativen qualitativen Auswirkungen auf ihre Lebensqualität ein immer häufiger auftretendes Problem.

elderly world population proportions

Source: United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division (2019). World Population Prospects 2019.

Andererseits haben die Fortschritte in der Hirnstimulationsforschung in Verbindung mit technologischen Innovationen die Neurotechnologie für Langlebigkeit (oder Anti-Aging) zu einem vielversprechenden Vorschlag für das 21.

Es stellt sich die Frage: Wie kann die Photobiomodulation des Gehirns als Biohacking-Tool für Langlebigkeit eingesetzt werden, um die negativen Auswirkungen der Gehirnalterung teilweise zu mildern, indem bestimmte physiologische Prozesse verstärkt werden?

In diesem Artikel werden wir uns auf veröffentlichte Forschungsstudien beziehen, um zu untersuchen, wie die Photobiomodulation des Gehirns für Langlebigkeit und Anti-Aging eingesetzt werden könnte, indem die neuronale mitochondriale Funktion und die allgemeine ganzheitliche Gehirnleistung verbessert werden.

Bitte beachten Sie, dass nichts Bekanntes die genetische Alterung und ihre negativen Auswirkungen rückgängig machen kann, aber der Lebensstil und technologische Interventionen haben das Potenzial, einige der negativen Auswirkungen des Alterns zu verringern oder abzuschwächen.

Verschiedene Faktoren der Gehirnalterung und des altersbedingten kognitiven Abbaus

Die Alterung des Gehirns ist ein natürlicher biologischer Prozess, der zu einem Rückgang der physiologischen Funktionen des Gehirns führt. Mehrere Faktoren tragen zu diesem Phänomen bei.

Einer der bemerkenswerten Faktoren der Hirnalterung ist ein allmählicher Rückgang der Mitochondrienfunktion in den Neuronen. Dies führt zu einem Rückgang der kognitiven Funktionen und einer suboptimalen Gehirnleistung, da der Energiestoffwechsel der Neuronen in den Mitochondrien abnimmt.

Darüber hinaus führt eine Verringerung der Hirndurchblutung und der Sauerstoffversorgung des Gehirns aufgrund eines Verlusts der Hirnvaskularität zu einem Rückgang der kognitiven Funktion[19].

Das alternde Gehirn ist auch durch eine zunehmende Neuroinflammation gekennzeichnet.[17] Wissenschaftler haben Neuroinflammation mit kognitivem Abbau und einem höheren Risiko für altersbedingte kognitive Beeinträchtigungen in Verbindung gebracht.[18]

Was sind Mitochondrien und Neuronen?

  • Mitochondrien sind die Batterien der Zelle. Diese membrangebundenen Zellorganellen (Mitochondrium, Singular) erzeugen den Großteil der chemischen Energie, die für die biochemischen Reaktionen der Zelle benötigt wird. Die von den Mitochondrien erzeugte chemische Energie wird in einem kleinen Molekül namens Adenosintriphosphat (ATP) gespeichert.
  • Neuronen sind Informationsübermittler. Neuronen, manchmal auch Nervenzellen genannt, machen etwa 10 Prozent des Gehirns aus; der Rest besteht aus Gliazellen und Astrozyten, die die Neuronen unterstützen und ernähren. Sie nutzen elektrische Impulse und chemische Signale, um Informationen zwischen verschiedenen Bereichen des Gehirns sowie zwischen dem Gehirn und dem übrigen Nervensystem zu übermitteln.

Konzentration auf neuronale Mitochondrien und den Alterungsprozess

Neuronale Mitochondrien spielen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des Alterungsprozesses des Gehirns. Wenn ihre Funktion nachlässt, wird die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) reduziert, was zu einer Verringerung des neuronalen Stoffwechsels führt. Darüber hinaus führt ein Rückgang der Mitochondrienfunktion zu einer verminderten Aktivierung von Signalwegen und Transkriptionsfaktoren, die die Expression verschiedener Proteine modulieren[1].

Hinweis: Transkriptionsfaktoren regulieren die Transkription von Genen – den Prozess des Kopierens in RNA während der Proteinsynthese (kurze Information: mindestens 10.000 verschiedene Proteine machen Sie zu dem, was Sie sind und halten Sie in diesem Zustand). Proteine sind die Bausteine dessen, was Sie sind.

Photobiomodulation des Gehirns und Mitochondrienfunktion

Die Photobiomodulation des Gehirns birgt das Potenzial, die Funktion der Mitochondrien zu verbessern und so die negativen Auswirkungen des Alterns teilweise zu mildern.

Der Mechanismus der Photobiomodulation (PBM) beruht auf der Fähigkeit der Zellen, Photonen des roten bis nahen Infrarotlichts (620-1100 nm) durch den Photoakzeptor der Mitochondrien, die Cytochrom-c-Oxidase (CCO), zu absorbieren[2].

Anmerkung: CCO ist der vierte Enzymkomplex der mitochondrialen Atmungskette und katalysiert die Reaktion, bei der Sauerstoff zu Wasser reduziert wird, was mit der Produktion von Stoffwechselenergie in den Zellen verbunden ist.

Activation of mitochondria cytochrome c oxidase through photobiomodulation

Figure 1: Activation of mitochondria cytochrome c oxidase through photobiomodulation

Die mitochondrialen Biomechanismen der Photobiomodulation

CCO-Aufregulierung

Die Absorption von roten bis NIR-Photonen durch die Mitochondrien CCO löst eine Reihe von zellulären und physiologischen Effekten im Gehirn aus, die auch als CCO-Hochregulierung bekannt sind.

The biomechanisms and cascade effects of photobiomodulation

Figure 2: The cascade effects of photobiomodulation

Die Hochregulierung von CCO führt zu:

  • Ein geringer Anstieg reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), die mitochondriale Signalwege aktivieren, die mit der Neuroprotektion verbunden sind. [3]
  • Ein Anstieg von Stickstoffmonoxid (NO), das die Vasodilatation und den zerebralen Blutfluss stimuliert [4].
  • Eine Erhöhung der ATP-Produktion [5].

Zusammengenommen lösen diese Effekte die Aktivierung von Signalwegen und Transkriptionsfaktoren aus, die die langfristige Expression verschiedener Proteine und Stoffwechselwege im Gehirn modulieren[6]. Darüber hinaus wurden durch PBM bei älteren Menschen auch elektrophysiologische Effekte auf das menschliche Gehirn nachgewiesen[7, 8].

Metabolische Auswirkungen und Sauerstoffversorgung des Gehirns

Die metabolischen Wirkungen der PBM bei älteren Menschen erhöhen nachweislich den zerebralen Blutfluss (CBF) aufgrund der gesteigerten CCO-Aktivität, was zu einer verbesserten Sauerstoffversorgung des Gehirns führt. Die Photobiomodulation des präfrontalen Kortex konnte die Alpha-, Beta- und Gamma-Leistung des EEG im Ruhezustand erhöhen und eine effizientere präfrontale fMRI-Reaktion bewirken, was die kognitive Verarbeitung bei älteren Menschen erleichtert. [8] Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Photobiomodulation des Default Mode Network (DMN) die zerebrale Durchblutung aufgrund einer erhöhten Mitochondrienaktivität verbessert. [9]

PBM im Gehirn und entzündungshemmende Wirkung

Zusätzlich zu den oben genannten Erkenntnissen könnte die PBM aufgrund ihrer entzündungshemmenden Wirkung eine vielversprechende Strategie zur Verbesserung alternder Gehirne sein. [10, 11]

PBM im Gehirn führt zu einer Verringerung der neuronalen Exzitotoxizität

Im Jahr 2022 veröffentlichten Forscher der University of Alberta eine vielschichtige Studie, in der sie die Art und Weise untersuchten, wie lebende Zellen, zelluläre Strukturen und Komponenten wie Mikrotubuli und Tubulin auf Nahinfrarot-Photobiomodulation (NIR PBM) unter Verwendung des Vielight Neuro Alpha reagieren.

Ihre Studie zeigte, dass die PBM ein Gleichgewicht zwischen Erregungsstimulation und -hemmung herstellt, was darauf hindeutet, dass die PBM die Exzitotoxizität verringern kann, was für die Erhaltung eines gesunden Gehirns von Bedeutung ist. Diese Studie zeigte auch, dass die PBM mit niedriger Intensität das mitochondriale Potenzial hochreguliert und die physiologischen Gehirnfunktionen verbessert, die aufgrund von Traumata oder Neurodegeneration beeinträchtigt sind. [14]

PBM im Gehirn erhöht die zerebrale Vaskularität und Sauerstoffversorgung

Der Alterungsprozess geht mit Veränderungen der Gewebestruktur einher, die häufig zu einem Funktionsverlust führen. Die Blutgefäße des Gehirns bilden dabei keine Ausnahme. Mit zunehmendem Alter nimmt die Durchblutung des Gehirns durch den Verlust der zerebralen Gefäße ab, was zu einem kognitiven Verfall führt, wenn die Neuronen nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden können.[21] Die Photobiomodulation des Gehirns erhöht nachweislich die zerebrale Durchblutung aufgrund der Vasodilatation, die nach der Freisetzung von Stickstoffmonoxid auftritt.[20]

brain photobiomodulation benefits and effects

Figure 3: The beneficial effects of photobiomodulation

Zusammenfassung

Diese Ergebnisse sind vielversprechend, denn mit zunehmendem Alter nimmt die Mitochondrienfunktion ab, die Hirndurchblutung und die Sauerstoffversorgung nehmen ab[12] , Entzündungen nehmen zu und die Vaskularität des Gehirns nimmt ab.

Die Photobiomodulation des Gehirns hat jedoch das Potenzial, die Mitochondrienfunktion, die Hirndurchblutung und die Vaskularität des Gehirns teilweise zu verbessern und möglicherweise auch Entzündungen zu verringern.

Veröffentlichte Forschung – PBM des Gehirns bei älteren Menschen

Im Jahr 2017 fanden Forscher der Abteilung für Psychologie und des Instituts für Neurowissenschaften der University of Texas in Austin heraus, dass die Photobiomodulation des Gehirns die Alpha-, Beta- und Gamma-Leistung des EEG im Ruhezustand erhöht, eine effizientere fMRT-Aktivität fördert und die kognitive Verarbeitung von Verhaltensweisen bei Erwachsenen mittleren Alters und älteren Menschen mit dem Risiko eines kognitiven Verfalls erleichtert. Es wurden keine unerwünschten Wirkungen berichtet.

Diese Ergebnisse unterstützen das Potenzial der Photobiomodulation des Gehirns zur Verbesserung der neurokognitiven Funktionen und zur Bekämpfung des altersbedingten und durch Gefäßkrankheiten verursachten kognitiven Verfalls [13].

Im Jahr 2019 führte Dr. Chao vom Center for Imaging of Neurodegenerative Diseases, San Francisco VA Medical Center, eine Studie an Patienten im Alter von 80 Jahren durch, bei denen Demenz diagnostiziert wurde. Die NIR-PBM-Behandlungen wurden von einem Studienpartner zu Hause dreimal pro Woche mit dem Vielight Neuro Gamma-Gerät durchgeführt. Nach 12 Wochen kam es in der PBM-Gruppe zu Verbesserungen bei den ADAS-cog- und NPI-Scores, zu einer erhöhten zerebralen Durchblutung und zu einer verbesserten Konnektivität zwischen dem posterioren cingulären Kortex und den lateralen parietalen Knoten innerhalb des Default-Mode-Netzwerks. [15]

Im Jahr 2021 entdeckten Forscher der School of Medical Sciences der Universität Sydney in einer Pilotstudie mit 12 Teilnehmern, dass Messungen der Mobilität, der Kognition, des dynamischen Gleichgewichts und der Feinmotorik durch eine PBM-Behandlung über 12 Wochen und bis zu einem Jahr signifikant verbessert wurden. Viele individuelle Verbesserungen lagen über dem minimalen klinisch bedeutsamen Unterschied, dem Schwellenwert, der für die Teilnehmer als bedeutsam erachtet wird. Die individuellen Verbesserungen variierten, aber viele hielten bis zu einem Jahr an, wenn die Behandlung mit dem Vielight Neuro Gamma zu Hause fortgesetzt wurde. Es gab einen nachweisbaren Hawthorne-Effekt, der unterhalb des Behandlungseffekts lag. Es wurden keine Nebenwirkungen der Behandlung beobachtet.

References
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