“光+声音”!Cell:科学家们的无创疗法,或可治疗阿尔兹海默症
2019/03/18
这一非侵入性物理疗法,可以提高小鼠的记忆力。


图片来源:Pixabay

阿尔兹海默症(AD)是一种常见的神经性衰退疾病,多发于中老年群体,在老龄化趋势日渐明显的现在这一疾病越来越受到重视。遗憾的是,全球2/3人并不了解或者关注这一疾病,中低下收入国家的患者及时接受诊断的概率不足1/10。而且,目前尚无有效的治疗药物和手段。

阿尔兹海默症有两个典型的致病蛋白:β-淀粉样蛋白(Aβ,在大脑中累积形成蛋白病斑)和磷酸化的Tau蛋白(形成神经元纤维缠结)。

科学家们一直试图清除这两种病变蛋白,然而在药物研发上却一直鲜有成效。现在,来自麻省理工学院的神经科学家们“另辟蹊径”,研发出一种无创治疗策略,有望在AD治疗中发挥作用。

他们发现,利用特定频率的光和声音刺激小鼠大脑,可以减少致病蛋白的累积,并改善小鼠的认知、记忆障碍(与阿尔兹海默症患者相似的症状)。相关研究成果于3月14日在线发表在《Cell》期刊。


DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.014

光治疗

大脑神经元会产生电信号,这些信号会在几个不同的频率范围内同步形成脑电波。之前的研究表明,阿尔兹海默症患者的γ脑电波受损,其正常的频率范围应该为25至80赫兹,这一频率被认为有助于改善注意力、感知和记忆等功能。

如何恢复这一脑电波?2016年,麻省理工学院Picower学习与记忆研究所的所长Li-Huei Tsai和团队进行了尝试:他们以遗传上易患阿尔兹海默症的小鼠为模型,利用每秒闪动40次(40赫兹,每天一小时)的光刺激小鼠。

结果显示,这一光刺激可以降低β-淀粉样蛋白和Tau蛋白的水平,同时还可以增加小胶质细胞清除“垃圾”的活性。但是,这一刺激带来的改善仅限于视觉皮层。

声音治疗

现在,在这一新研究中,Li-Huei Tsai团队开始探索是否可以使用声音刺激大脑特定的区域。

他们发现,每天1小时暴露于40赫兹的声音,持续7天,可以大大减少听觉皮层(处理声音)中β-淀粉样蛋白的数量,以及附近的海马体(调控记忆功能)。

“我们在这里展示的是,我们可以使用完全不同的感觉模式来诱导大脑中的γ脑电波。其次,这种听觉刺激诱导的γ脑电波不仅可以减少感觉皮层中的淀粉样蛋白和Tau蛋白累积,还可以减少海马区的致病蛋白数量。“Li-Huei Tsai解释道。

他们还发现,听觉治疗不仅引起小胶质细胞的变化,而且还引起血管的变化,可能促进淀粉样蛋白的清除。


图片来源:Cell

“光+声”刺激改善记忆、提高认知

那么,听觉和视觉刺激叠加会怎样呢?

试验结果让研究团队很意外——他们发现,双重疗法(声音+光)比单独使用任何一种都有更大的积极影响,包括淀粉样斑块清除更多、认知能力恢复更明显、小胶质细胞反应更强烈。

而且,对小鼠进行为期一周的治疗,然后等待一周后再进行测试,许多积极的影响会消退。这意味着,需要不断给予治疗才能维持其益处。


与右侧未处理小鼠相比,左侧小鼠在接受声音和光双重治疗后,大脑中的淀粉样蛋白斑块明显减少。(图片来源:Gabrielle Drummond)

目前,他们正在进行一项研究,旨在分析γ脑电波如何影响特定的脑细胞类型。他们希望找到背后的分子机制,从而挽救更优化的治疗方法。

总而言之,这种非侵入性治疗通过γ脑电波,显著减少这些小鼠大脑前额皮质中的淀粉样斑块数量,从而改善学习、记忆等认知功能。

Li-Huei Tsai强调,依然需要进一步研究,以确定这种治疗方法是否适用于人类患者。团队已经在健康受试者中进行了这种类型刺激的一些初步安全性测试。

参考资料:

Brain wave stimulation may improve Alzheimer's symptoms

Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer’s-Associated Pathology and Improves Cognition

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