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The increase in global life expectancy is leading to a rapid rise in the number of people affected by Alzheimer’s disease. It is estimated that within a few years the cases will triple. It is for this reason that the disease currently represents one of the greatest health challenges of the 21st century. Currently there is still no effective treatment capable of reversing the disease or delaying its progression, but research is working tirelessly to overcome the limits of current treatments and find increasingly innovative ones. Alongside classic pharmacological treatments, a significant role in the fight against the disease is currently played by transcranial photobiomodulation, a non-pharmacological therapeutic application that acts against various pathogenetic mechanisms of Alzheimer's disease. This method is based on the emission of NIR light directly on the brain and presents a series of advantages compared to traditional approaches. It is in fact non-invasive, low cost, with a high safety profile, easily administered and, when used appropriately, is free of adverse side effects. Being an innovative approach for the treatment of AD, clinical evidence on its effectiveness is still limited and for this reason further studies must still be conducted monitoring the effects on the pathology. Despite this, most of the published studies and also the results shown by this pilot study demonstrate the positive effects of this treatment against Alzheimer's disease. The work described in this thesis was carried out at Cerebro®, a leading biotechnology company in Italy in the field of Neuroscience, which designs and develops highly innovative and non-invasive rehabilitation medical devices to combat a wide range of pathologies of the Central Nervous System. The aim of the project was to investigate the use of NIR Infrared, a transcranial photobiomodulation device as a possible innovative treatment for the slowdown of Alzheimer's disease. A group of Alzheimer's patients underwent a treatment cycle of 10 sessions with NIR Infrared. To evaluate the possible reduction in the progression of the pathology, the cognitive abilities of the subjects examined were tested both before the start of treatment with NIR Infrared and at the end of the therapeutic cycle. The evaluation of the subjects was carried out with a battery of neuropsychological tests. All treated patients showed an increase in global cognitive efficiency with specific improvements in terms of memory, executive, linguistic and visuospatial abilities following the treatment. These results highlight a slowdown in the cognitive deterioration typical of Alzheimer's disease thanks to the ability of NIR light to affect the disease at the same time and at different levels. However, it has been shown that transcranial photobiomodulation, like other therapies, cannot save neurons already in the process of degeneration or restore them to normal cellular conditions. For this reason, it is clear that it should be administered during the early stages of the development of the disease. In these terms, it is clear how an early diagnosis of the disease combined with the proposed use of transcranial stimulation could represent an effective therapeutic tool to contribute to the fight against Alzheimer's disease. Many researchers believe that transcranial photobiomodulation will become one of the most important medical applications of light therapy in the coming years and, when combined with drug therapies, may be able to increase its therapeutic potential. All this with the final aim of positively influencing the quality of life of those who are treated and reducing the progression of the pathology.

L’aumento dell’aspettativa di vita globale sta portando alla rapida ascesa del numero di persone affette da Alzheimer. Si stima che da qui ad alcuni anni i casi triplicheranno. È per tale ragione che la malattia rappresenta ad oggi una delle più grandi sfide sanitarie del XXI secolo. Attualmente non esiste ancora una cura efficace capace di invertire la malattia o ritardarne la progressione ma la ricerca sta lavorando senza sosta per superare i limiti degli attuali trattamenti e trovarne altri sempre più innovativi. Accanto ai trattamenti farmacologici classici un ruolo rilevante nella lotta alla malattia è occupato da alcuni anni dalla fotobiomodulazione transcranica, un’applicazione terapeutica non farmacologica che agisce contro vari meccanismi patogenetici dell’Alzheimer. Questa metodica si basa sull’emissione di luce NIR direttamente sul cervello e presenta una serie di vantaggi rispetto agli approcci tradizionali. È infatti non invasiva, a basso costo, con un elevato profilo di sicurezza, facilmente somministrabile e, quando utilizzata adeguatamente, è priva di effetti collaterali avversi. Essendo un approccio innovativo per il trattamento dell’AD, le prove cliniche sulla sua efficacia sono ancora limitate e per tale motivo ulteriori studi devono essere ancora condotti monitorando gli effetti sulla patologia. Nonostante questo, la maggior parte degli studi pubblicati e anche i risultati mostrati da questo studio pilota dimostrano gli effetti positivi del trattamento contro l’Alzheimer. Il lavoro descritto in questa tesi è stato svolto presso Cerebro®, azienda biotecnologica leader in Italia nell’ambito delle Neuroscienze, che progetta e sviluppa dispositivi medicali riabilitativi altamente innovativi e non invasivi per contrastare un’ampia gamma di patologie del Sistema Nervoso Centrale. Lo scopo del progetto è stato di indagare l’utilizzo di NIR Infrared, dispositivo di fotobiomodulazione transcranica come possibile trattamento innovativo per il rallentamento della malattia di Alzheimer. Un gruppo di pazienti affetti da Alzheimer è stato sottoposto ad un ciclo di trattamento di 10 sedute con NIR Infrared. Per valutare la possibile riduzione nella progressione della patologia si sono testate le capacità cognitive dei soggetti presi in esame sia prima dell’inizio del trattamento con NIR Infrared che al termine del ciclo terapeutico. La valutazione dei soggetti è stata svolta con una batteria di test neuropsicologici. Tutti i pazienti trattati hanno mostrato un aumento dell’efficienza cognitiva globale con miglioramenti specifici in termini di capacità mnestiche, esecutive, linguistiche e visuo-spaziali a seguito del trattamento. Questi risultati evidenziano un rallentamento del deterioramento cognitivo tipico dell’Alzheimer e sono dovuti più in generale alla capacità della luce NIR di colpire allo stesso momento e a diversi livelli la malattia. È però stato dimostrato che la fotobiomodulazione transcranica, come altre terapie, non può salvare i neuroni già in fase di degenerazione o riportarli alle normali condizioni cellulari. Per tale ragione è chiaro che dovrebbe essere somministrata durante le prime fasi dello sviluppo della malattia. In questi termini è evidente come una diagnosi precoce della malattia combinata con l’uso proposto della stimolazione transcranica potrebbe rappresentare uno strumento terapeutico efficace per contribuire alla lotta contro l’Alzheimer. Molti ricercatori ritengono che la fotobiomodulazione transcranica diventerà una delle applicazioni mediche più importanti della terapia della luce nei prossimi anni e, se combinata con le terapie farmacologiche, potrebbe essere in grado di aumentarne il potenziale terapeutico. Tutto ciò con l’obiettivo finale di influenzare positivamente la qualità della vita di coloro che vengono trattati e ridurre l’avanzamento della patologia.

Fotobiomodulazione transcranica: la luce NIR come nuova frontiera per il trattamento della malattia di Alzheimer

BALDUZZI, JASMINE
2022/2023

Abstract

The increase in global life expectancy is leading to a rapid rise in the number of people affected by Alzheimer’s disease. It is estimated that within a few years the cases will triple. It is for this reason that the disease currently represents one of the greatest health challenges of the 21st century. Currently there is still no effective treatment capable of reversing the disease or delaying its progression, but research is working tirelessly to overcome the limits of current treatments and find increasingly innovative ones. Alongside classic pharmacological treatments, a significant role in the fight against the disease is currently played by transcranial photobiomodulation, a non-pharmacological therapeutic application that acts against various pathogenetic mechanisms of Alzheimer's disease. This method is based on the emission of NIR light directly on the brain and presents a series of advantages compared to traditional approaches. It is in fact non-invasive, low cost, with a high safety profile, easily administered and, when used appropriately, is free of adverse side effects. Being an innovative approach for the treatment of AD, clinical evidence on its effectiveness is still limited and for this reason further studies must still be conducted monitoring the effects on the pathology. Despite this, most of the published studies and also the results shown by this pilot study demonstrate the positive effects of this treatment against Alzheimer's disease. The work described in this thesis was carried out at Cerebro®, a leading biotechnology company in Italy in the field of Neuroscience, which designs and develops highly innovative and non-invasive rehabilitation medical devices to combat a wide range of pathologies of the Central Nervous System. The aim of the project was to investigate the use of NIR Infrared, a transcranial photobiomodulation device as a possible innovative treatment for the slowdown of Alzheimer's disease. A group of Alzheimer's patients underwent a treatment cycle of 10 sessions with NIR Infrared. To evaluate the possible reduction in the progression of the pathology, the cognitive abilities of the subjects examined were tested both before the start of treatment with NIR Infrared and at the end of the therapeutic cycle. The evaluation of the subjects was carried out with a battery of neuropsychological tests. All treated patients showed an increase in global cognitive efficiency with specific improvements in terms of memory, executive, linguistic and visuospatial abilities following the treatment. These results highlight a slowdown in the cognitive deterioration typical of Alzheimer's disease thanks to the ability of NIR light to affect the disease at the same time and at different levels. However, it has been shown that transcranial photobiomodulation, like other therapies, cannot save neurons already in the process of degeneration or restore them to normal cellular conditions. For this reason, it is clear that it should be administered during the early stages of the development of the disease. In these terms, it is clear how an early diagnosis of the disease combined with the proposed use of transcranial stimulation could represent an effective therapeutic tool to contribute to the fight against Alzheimer's disease. Many researchers believe that transcranial photobiomodulation will become one of the most important medical applications of light therapy in the coming years and, when combined with drug therapies, may be able to increase its therapeutic potential. All this with the final aim of positively influencing the quality of life of those who are treated and reducing the progression of the pathology.
2022
Transcranial photobiomodulation: NIR light as a new frontier for the treatment of Alzheimer's disease
L’aumento dell’aspettativa di vita globale sta portando alla rapida ascesa del numero di persone affette da Alzheimer. Si stima che da qui ad alcuni anni i casi triplicheranno. È per tale ragione che la malattia rappresenta ad oggi una delle più grandi sfide sanitarie del XXI secolo. Attualmente non esiste ancora una cura efficace capace di invertire la malattia o ritardarne la progressione ma la ricerca sta lavorando senza sosta per superare i limiti degli attuali trattamenti e trovarne altri sempre più innovativi. Accanto ai trattamenti farmacologici classici un ruolo rilevante nella lotta alla malattia è occupato da alcuni anni dalla fotobiomodulazione transcranica, un’applicazione terapeutica non farmacologica che agisce contro vari meccanismi patogenetici dell’Alzheimer. Questa metodica si basa sull’emissione di luce NIR direttamente sul cervello e presenta una serie di vantaggi rispetto agli approcci tradizionali. È infatti non invasiva, a basso costo, con un elevato profilo di sicurezza, facilmente somministrabile e, quando utilizzata adeguatamente, è priva di effetti collaterali avversi. Essendo un approccio innovativo per il trattamento dell’AD, le prove cliniche sulla sua efficacia sono ancora limitate e per tale motivo ulteriori studi devono essere ancora condotti monitorando gli effetti sulla patologia. Nonostante questo, la maggior parte degli studi pubblicati e anche i risultati mostrati da questo studio pilota dimostrano gli effetti positivi del trattamento contro l’Alzheimer. Il lavoro descritto in questa tesi è stato svolto presso Cerebro®, azienda biotecnologica leader in Italia nell’ambito delle Neuroscienze, che progetta e sviluppa dispositivi medicali riabilitativi altamente innovativi e non invasivi per contrastare un’ampia gamma di patologie del Sistema Nervoso Centrale. Lo scopo del progetto è stato di indagare l’utilizzo di NIR Infrared, dispositivo di fotobiomodulazione transcranica come possibile trattamento innovativo per il rallentamento della malattia di Alzheimer. Un gruppo di pazienti affetti da Alzheimer è stato sottoposto ad un ciclo di trattamento di 10 sedute con NIR Infrared. Per valutare la possibile riduzione nella progressione della patologia si sono testate le capacità cognitive dei soggetti presi in esame sia prima dell’inizio del trattamento con NIR Infrared che al termine del ciclo terapeutico. La valutazione dei soggetti è stata svolta con una batteria di test neuropsicologici. Tutti i pazienti trattati hanno mostrato un aumento dell’efficienza cognitiva globale con miglioramenti specifici in termini di capacità mnestiche, esecutive, linguistiche e visuo-spaziali a seguito del trattamento. Questi risultati evidenziano un rallentamento del deterioramento cognitivo tipico dell’Alzheimer e sono dovuti più in generale alla capacità della luce NIR di colpire allo stesso momento e a diversi livelli la malattia. È però stato dimostrato che la fotobiomodulazione transcranica, come altre terapie, non può salvare i neuroni già in fase di degenerazione o riportarli alle normali condizioni cellulari. Per tale ragione è chiaro che dovrebbe essere somministrata durante le prime fasi dello sviluppo della malattia. In questi termini è evidente come una diagnosi precoce della malattia combinata con l’uso proposto della stimolazione transcranica potrebbe rappresentare uno strumento terapeutico efficace per contribuire alla lotta contro l’Alzheimer. Molti ricercatori ritengono che la fotobiomodulazione transcranica diventerà una delle applicazioni mediche più importanti della terapia della luce nei prossimi anni e, se combinata con le terapie farmacologiche, potrebbe essere in grado di aumentarne il potenziale terapeutico. Tutto ciò con l’obiettivo finale di influenzare positivamente la qualità della vita di coloro che vengono trattati e ridurre l’avanzamento della patologia.
BINI, MARCELLA
PECI, FEDERICA
Lauree Magistrali
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14239/17513