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科研新知
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麻省理工最新研究:脑电波刺激可能有助于治疗老年痴呆症

麻省理工的神经学家通过将老鼠暴露在光和声音的独特组合下,已经证明它们可以改善认知和记忆障碍,类似于阿尔茨海默病患者的认知和记忆障碍。这项研究在线发表在3月14日的《细胞》杂志上。


与右侧未治疗的小鼠相比,左侧小鼠皮层在视觉和听觉刺激后淀粉样斑块明显减少。


这种通过诱导脑电波—伽马振荡的非侵入性治疗,大大减少了实验中小鼠大脑中发现的淀粉样斑块数量。这些斑块在大脑的大片区域被清除,包括在学习和记忆等认知功能的区域。


当对小鼠进行一周的视觉和听觉刺激后,我们发现前额皮质的淀粉样蛋白显著减少。” 麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所所长、该研究的通讯作者Li-Huei Tsai说,“我们还需要进一步的研究来确定这种治疗方法是否适用于人类患者。” 目前研究人员已经在健康的人体上对这种刺激进行了一些初步的安全测试。麻省理工学院的研究生Anthony Martorell和佐治亚理工学院的研究生Abigail Paulson也是这项研究的主要作者。


改善记忆


大脑的神经元产生电波信号,同步形成几个不同频率范围的脑电波。先前的研究表明,阿尔茨海默症患者有伽玛频率振荡的缺陷,其范围从25到80赫兹,且对大脑功能,如注意力、知觉和记忆都有影响。2016年,Tsai和她的同事首次报道了恢复小鼠大脑中的伽马波振荡对阿尔茨海默症改善的有益效果。在这项研究中,研究人员使用了每天一小时的40赫兹闪烁光。他们发现,这种治疗降低了β-淀粉样斑块和另一种与阿尔茨海默症相关的致病标志物磷酸化tau蛋白的水平。这种疗法还刺激了清除小胶质细胞(碎片的免疫细胞)的活性。


在这项研究中,闪烁光带来的改善效果仅限于视觉皮层。在他们的新研究中,研究人员开始探索他们是否能够通过声音刺激到达大脑的其他区域,比如学习和记忆所需的区域。他们发现,连续7天每天听一个小时40 赫兹的音调,会显著减少听觉皮层(负责处理声音)和海马体(位于听觉皮层附近的一个关键记忆区域)中β-淀粉样蛋白的数量。


“我们可以使用一种完全不同的感官模式来诱导大脑中的伽马波振荡。并且,这种听觉刺激诱发的伽马射线不仅可以减少感觉皮层的淀粉样蛋白和Tau蛋白的病理变化,还可以减少海马区的淀粉样蛋白和Tau蛋白的病理变化。“ Tcai说。


研究人员还测试了听觉刺激对小鼠认知能力的影响。他们发现,在一周的听觉刺激后,小鼠在迷宫中记住关键地标的能力更强,并且也能更好地识别到之前遇到的物体。他们还发现听觉刺激治疗不仅会引起小胶质细胞的变化,还会引起血管的变化,这可能会促进淀粉样蛋白的清除。


激动人心的疗效


此外,研究人员决定尝试将视觉和听觉刺激结合起来,惊讶的是,他们发现这种双重治疗比单独治疗效果更好。淀粉样斑块在大脑的大部分区域减少,包括前额皮质(那里有更高的认知功能)。小胶质细胞的反应也更强。Tcai说:“这些小胶质细胞在斑块周围堆积在一起,这个现象很令人兴奋。”


研究人员发现,如果他们对小鼠进行一周的治疗,然后隔一周再进行测试发现许多阳性反应已经消退,这表明需要持续进行治疗才能保持这些效果。


目前,研究人员正在分析伽马射线振荡是如何影响特定的脑细胞类型的,并希望发现伽马射线振荡现象背后的分子机制。Tcai表示,她还希望探索为什么他们使用的40 赫兹的特定频率会有如此深远的影响


这种视听刺激结合疗法已经在健康志愿者身上进行了测试,以评估其安全性。研究人员现在已开始招募早期阿尔茨海默氏症患者,研究该疗法对此疾病的可能影响。




参考文献:

Anthony J. Martorell, Abigail L. Paulson, Ho-Jun Suk, Fatema Abdurrob, Gabrielle T. Drummond, Webster Guan, Jennie Z. Young, David Nam-Woo Kim, Oleg Kritskiy, Scarlett J. Barker, Vamsi Mangena, Stephanie M. Prince, Emery N. Brown, Kwanghun Chung, Edward S. Boyden, Annabelle C. Singer, Li-Huei Tsai. Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer’s-Associated Pathology and Improves Cognition. Cell, 2019; DOI: 10.1016/j.cell.2019.02.014


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