光和声音可能有助于治疗阿尔茨海默病

阿尔茨海默病和其他痴呆症是最常见的与年龄相关的神经系统疾病。到2030年，预计将有7800万人患有痴呆引起的认知障碍。一些早期的成功实验证明：用 40 Hz频率刺激大脑已被证明是一种很有前途的治疗途径。但是，为什么这种治疗在分子和细胞水平上有效，仍然知之甚少。一项新的研究表明，40Hz的刺激有助于增加“淋巴”系统的活性，这是清除代谢废物不可或缺的一部分，包括与阿尔茨海默病相关的错误折叠蛋白质的积累。

严重阿尔茨海默病患者大脑与正常大脑对比图（图片来源：北京北亚骨科医院）

科普视频：淋巴系统是如何工作的？

早在 2016 年，麻省理工学院 （MIT） 的一组研究人员就开始探索一种新的、相当不寻常的治疗阿尔茨海默病的策略：使用设置为 40 Hz频率的灯光和声音刺激大脑。为什么？

大脑功能由称为神经元的同步脑细胞网络的通信调节。它们通过电脉冲相互发送信号，并通过神经系统发送信号。这种神经元活动遵循某些模式或节律，通常称为“脑电波”。例如，当您进行脑电图（EEG）检查时，医生实际上是在观察大脑潮汐的节奏。伽马波——以每秒 40 个周期或赫兹的振荡模式为特征——是一些最快的脑电波，与不同大脑区域的连接密切相关。它们被认为在记忆和持续注意力中都起着积极作用。

在Li-Huei Tsai博士的带领下，麻省理工学院Picower研究所的科学家团队注意到，患有阿尔茨海默病的小鼠的伽马波减少了。这在海马体中尤为明显，海马体是大脑的一部分，长期以来一直被认为对记忆和学习至关重要。结果激起了他们的兴趣;人为地提高伽马波活动是否有助于对抗认知能力下降？事实上，将小鼠暴露在40Hz闪烁的光下有助于将淀粉样斑块（该疾病的标志）减少近一半。

从那时起，Tsai博士实验室继续进行许多后续研究，所有这些研究都表明，以每秒40个周期闪烁的灯光，或以相同频率发出的咔嗒声，可以减轻小鼠阿尔茨海默病的症状。两项早期人体研究有助于证实该方法的安全性，并表明我们可能获得在小鼠身上看到的相同益处。他们现在正在招募一项名为HOPE的大型生物标志物研究，其结果应该在2025年之前公布。

但是，尽管如此，有一件事仍然令人沮丧地不清楚：伽马刺激如何以及为什么可以避免认知能力下降？其生物学和分子水平的机制是什么？

为了测试40Hz的刺激是否会影响淋巴系统，Tsai和她的同事检查了干预是否与大脑中液体流动的任何变化有关。他们发现，与未治疗的小鼠相比，接受伽马刺激治疗的小鼠脑组织中有更多的脑脊液。他们还注意到，在接受治疗的小鼠中，液体更快地离开大脑，这可能是由于特殊淋巴通道的物理增大。最后，与对照组相比，接受40Hz刺激的小鼠颈部的淋巴结充满了β淀粉样蛋白，这表明有害蛋白质已成功从大脑中排出。

这些变化的一个可能的解释可以追溯到一种叫做水通道蛋白 4 的蛋白质。这是一种水通道蛋白，这意味着它有助于引导液体通过细胞膜。星形胶质细胞是一种特殊的脑细胞，其“脚”被水通道蛋白 4 覆盖，使它们能够介导淋巴液交换。研究人员注意到，无论是化学上还是基因上阻断这种蛋白质，也会阻断40Hz脑刺激的好处，这表明它在与治疗相关的益处中起着至关重要的作用。

40Hz刺激有效性的另一个潜在解释是发现中间神经元（神经元的一个子集）在治疗后产生更多的某些肽。这包括一种称为血管活性肠多肽 （VIP） 的肽，据了解，它具有阿尔茨海默氏症破坏作用，并与血流和淋巴清除的调节有关。与水通道蛋白4一样，阻断血管活性肠多肽的表达同时阻断β淀粉样蛋白的清除：伽马刺激的有效性就会崩溃。

这项研究代表了 40 Hz光和声音刺激的治疗潜力的又一重要进展。虽然多项小鼠研究和少量人体研究都支持该方法的功效，但都没有解释它是如何工作的。现在，Tsai博士实验室的研究人员设法提供了一个合理的答案：伽马波治疗可以提高大脑废物管理系统的功效。这有助于清除积聚的碎屑和蛋白质，如果不加以注意，会造成损害。

2025年将带来该团队最新的大规模人体试验的结果。如果一切顺利，我们可能很快就会为早期阿尔茨海默病提供一种非侵入性和负担得起的治疗选择。与我们目前的选择相比这将是一个巨大的飞跃。

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