Článek
Zvuk dokáže ovlivňovat náš mozek způsobem, který dobře známe z každodenního života: hudba mění náladu, napětí i pozornost. Moderní neurověda ale ukázala, že jeho působení může mít ještě hlubší účinky: pravidelně se opakující zvuk totiž dokáže ovlivňovat elektrickou aktivitu mozku a její přirozené rytmy.
Člověk slyší zvuky zhruba v rozsahu od 20 Hz do 20 000 Hz. Čím vyšší je frekvence samotného zvuku, tím vyšší vnímáme jeho tón. Tón o frekvenci 40 Hz by tak byl velmi hluboký, ikdyž stále slyšitelný. Když se proto mluví o „40Hz stimulaci“, často to vede k mylné představě, že jde o poslech takto hlubokého tónu, což ale není pravda.
Při této stimulaci se používá normálně slyšitelný tón, typicky o frekvenci 1000 Hz. To je frekvence samotného zvuku a určuje jeho výšku – tedy to, jak vysoký nebo nízký tón slyšíme. Současně ale pravidelně kolísá jeho hlasitost, a to s frekvencí 40 Hz: zvuk se čtyřicetkrát za sekundu zesílí a zeslabí, přičemž tato frekvence změn hlasitosti je oněch 40 Hz.
Zde stojí za to zmínit, že vytvoření zvuku modulovaného na 40 Hz je otázka pár desítek vteřin ve volně dostupných nástrojích na úpravu zvuku, není potřeba žádné speciální vybavení.
Co je zvláštního na 40 Hz?
Jistě vás napadne, proč právě 40 Hz. Odpovědí je, že tato frekvence spadá do oblasti takzvaných gama oscilací, rychlých rytmů elektrické aktivity mozku, kterým se zjednodušeně říká gama mozkové vlny.
Gama aktivita se objevuje při řadě náročných mozkových procesů a je spojována například s pozorností, zpracováním smyslových informací a pracovní pamětí. Experimenty u zdravých lidí navíc ukázaly, že stimulace v pásmu gama může ovlivňovat mozkovou aktivitu a některé aspekty kognitivních funkcí, například pozornost nebo pracovní paměť.
Když tedy do mozku opakovaně vysíláme zvukový podnět o dané frekvenci, může se elektrická aktivita některých sítí začít tomuto rytmu částečně přizpůsobovat. Tento jev, tedy synchronizace s vnějším rytmem, se označuje jako entrainment.
A přestože se to zdá jako úplně nesouvisející téma, právě tato myšlenka se později stala důležitou ve výzkumu Alzheimerovy choroby, nejčastější příčiny demence vůbec.
Proč právě Alzheimerova choroba?
Alzheimerova choroba je neurodegenerativní onemocnění, které postupně narušuje fungování nervových buněk i celých neuronálních sítí. Zhoršování paměti je jedním z jeho nejznámějších projevů, postupně se ale přidávají také potíže s orientací, řečí a dalšími kognitivními schopnostmi.
Mezi hlavní změny, které v mozku provázejí Alzheimerovu nemoc, patří patologické změny dvou bílkovin – amyloidu beta a tau proteinu. Obě bílkoviny se v mozku za normálních okolností běžně vyskytují. Při Alzheimerově nemoci se však mění způsob, jakým s nimi mozek nakládá. Amyloid beta se začne ve větší míře hromadit v prostoru mezi nervovými buňkami a vytvářet shluky, zatímco tau protein se patologicky mění uvnitř neuronů a narušuje jejich vnitřní strukturu. Hromadění takto změněných bílkovin pak přispívá k poškozování neuronů, které postupně ztrácejí schopnost správně fungovat a nakonec odumírají. Blíže jsem se Alzheimerově nemoci věnoval zde.
Zjednodušené schéma patologie Alzheimerovy choroby a srování se zdravým neuronem.
Dnes víme, že Alzheimerova choroba je mnohem složitější. Do hry vstupují imunitní buňky mozku, zánětlivé procesy v mozku, poruchy synaptické komunikace, cévní změny a schopnost mozku patologické látky průběžně odstraňovat. Nejde tedy pouze o hromadění dvou patologických proteinů, ale o narušení celé řady propojených procesů.
Důležitý je přitom i samotný způsob fungování mozkových sítí, přičemž u Alzheimerovy choroby se postupně zhoršuje a mění jejich vzájemná koordinace a rytmická aktivita. Proto začala být zajímavá myšlenka, že by cílené ovlivnění mozkových rytmů mohlo mít nakonec širší biologické účinky.
Co ukázaly první pokusy?
První překvapivá zjištění přinesly experimenty na myších v roce 2016. Ukázaly, že světelná stimulace na 40 Hz může vyvolat gama aktivitu a současně ovlivnit některé procesy spojené s patologií Alzheimerovy nemoci.
U myší 40Hz stimulace ovlivňovala například metabolismus amyloidu a aktivitu mikroglií, imunitních buněk, které v mozku pomáhají reagovat na poškození a odstraňovat nežádoucí látky. Výsledky tak naznačily, že změna mozkových rytmů nemusí zůstat pouze u elektrické aktivity neuronů, ale může být spojena se změnami na úrovni buněk a metabolismu.
Byl to důležitý a povzbudivý výsledek, ale přestože jsou myši užitečným modelem, jejich mozek se od lidského v mnoha ohledech liší. Samotný výsledek z myšího modelu proto ještě zdaleka neříká, zda bude stejný mechanismus fungovat i u člověka.
Zvlášť důležité je to u právě Alzheimerovy nemoci, která souvisí se stárnutím a jejíž průběh ovlivňuje řada složitých procesů. Zásadní otázka tedy byla, zda stimulace stejným způsobem dokáže ovlivnit stárnoucí mozek primáta, a právě na to se zaměřila studie, jejíž výsledky byly publikovány začátkem letošního roku.
Výsledky u primátů
Výzkum se zaměřil na devět starých makaků rhesus ve věku 26 až 31 let, přičemž zvířata byla jednu hodinu denně po dobu sedmi dnů vystavena sluchové stimulaci zvukem modulovaným na 40 Hz.
Výsledek byl překvapivě výrazný, protože po sedmi dnech se v mozkomíšním moku zvýšilo množství amyloidu beta (dvou jeho hlavních forem) přibližně o 200 % výchozích hodnot. Tento efekt navíc nebyl jen krátkodobý, protože zvýšené hladiny přetrvávaly déle než pět týdnů po ukončení stimulace.
Na první pohled může vyšší množství amyloidu znít jako špatná zpráva, protože víme, že jeho hromadění patří k jejím nejvýraznějším patologickým znakům Alzheimerovy nemoci. Jenže v tomto případě je zásadní, kde bylo množství amyloidu měřeno.
Více amyloidu nemusí znamenat více amyloidu v mozku
Studie totiž měřila amyloid beta v mozkomíšním moku, nikoli v mozkové tkáni, a to je důležitý rozdíl, což hned objasním.
Mozkomíšní mok si můžeme zjednodušeně představit jako prostředí, do kterého se dostávají některé látky z mozku a kterým mohou být následně odváděny pryč. Pokud 40Hz stimulace pomůže amyloid z mozkové tkáně rychleji uvolňovat a odvádět pryč, může jeho množství v mozkomíšním moku vzrůst, i když se ho v samotném mozku nehromadí více. Výsledek tak zapadá do hypotézy, že stimulace může ovlivňovat metabolismus a zlepšit odstraňování amyloidu z mozku, ale je důležité říct, že přímo tento mechanismus zatím definitivně prokázán nebyl.
Proč je to důležitý krok?
Po letech experimentů na hlodavcích tak nyní máme důležitý důkaz, že 40Hz sluchová stimulace dokáže ovlivnit některé procesy související s Alzheimerovou patologií také ve stárnoucím mozku primátů. Podobná stimulace už byla zkoušena i u lidí, včetně lidí s mírnou kognitivní poruchou a Alzheimerovou nemocí, její účinky jsou však zatím nejednoznačné. Studie na makacích proto představuje důležitý další krok, který pomáhá objasnit biologické mechanismy této stimulace.
K léčbě Alzheimerovy nemoci je ale stále daleko. Dosavadní lidské studie naznačují možné změny mozkové aktivity, konektivity a některých kognitivních ukazatelů, zatím se však nepodařilo konzistentně prokázat změnu množství amyloidu beta v mozku nebo mozkomíšním moku. Stále také nevíme, zda případné biologické účinky povedou k tomu, co je pro pacienty nejdůležitější – lepší paměti, pomalejšímu úbytku kognitivních schopností a delšímu zachování samostatnosti.
Další výzkum proto musí ukázat, zda 40Hz stimulace dokáže u člověka nejen spolehlivě vyvolat entrainment, ale zda vede také k biologickým změnám relevantním pro Alzheimerovu nemoc a nakonec i ke skutečnému klinickému přínosu.
Pokud se vám moje příspěvky líbí, budu rád za sledování také na Instagramu.
Zdroje
Iaccarino HF, Singer AC, Martorell AJ, et al. Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia. Nature. 2016;540(7632):230-235. doi:10.1038/nature20587
Park JM, Tsai LH. Innovations in noninvasive sensory stimulation treatments to combat Alzheimer's disease. PLoS Biol. 2025;23(2):e3003046. Published 2025 Feb 28. doi:10.1371/journal.pbio.3003046
Wang W, Huang R, Lv L, et al. Long-term effects of forty-hertz auditory stimulation as a treatment of Alzheimer's disease: Insights from an aged monkey model study. Proc Natl Acad Sci U S A. 2026;123(2):e2529565123. doi:10.1073/pnas.2529565123
