Brain-X | 神经振荡之谜 — 40Hz神经夹带对阿尔兹海默症的疗效争议

以下文章来源于学科交叉脑 ，作者Brain-X

想象一下：站在十字路口，找不到回家的路，或者凝视着你的亲人，却不记得他们的名字。然而，对现实中的一部分人来说，这并不是想象，而是真实的阿尔茨海默症（AD）。AD是一种常见于老年人的神经退行性疾病，其病因和发病机制尚不清楚，其中一个标志是大脑中异常蛋白质的积累（包括淀粉样蛋白Aβ和tau）。自2016年以来，一系列论文[1]表明，40Hz（赫兹）的刺激通过减少淀粉样蛋白的积累，并改善与该疾病相关的小胶质细胞的功能，有效地提高了AD模型小鼠的认知能力。Buzsáki教授的实验室2023年发表在《自然 神经科学》杂志上的一篇论文[2]对这一系列发现表示怀疑。在这项研究中，研究团队使用具有两种AD模型的小鼠，即APP/PS1和5xFAD，来探索急性或慢性40Hz光刺激对Aβ蛋白、小胶质细胞和gamma振荡的影响。首先，他们发现40Hz的光刺激对Aβ的沉积水平和小胶质细胞的形态没有影响，无论是在体外还是体内。接下来，他们证明了40Hz夹带不会参与特定大脑区域（视觉皮层、海马体和内嗅皮层）的内源性gamma振荡。此外，他们发现40赫兹的光刺激诱导了小鼠的厌恶和回避行为。由于缺乏测试40 Hz诱发前后认知功能的实验，目前在急性或慢性暴露后观察到的AD病理变化中的不一致性应持谨慎态度。例如，闪烁光刺激对Aβ和小胶质细胞的有益影响的结果可能由于实验细节的差异而未能复制。尽管在动物模型和人类受试者中，40 Hz的刺激后认知功能（如记忆）有所改善，但导致这些变化的机制（包括Aβ的沉积水平）仍然是个谜。然而，这项研究至少排除了一种可能的机制，即并非以自然gamma振荡的夹带来减少AD症状。目前寻找替代机制的工作仍在进行中。

中科院深圳先进院韩传亮博士在Brain-X（交叉脑科学）上发表评论文章(下图)，对上述工作进行评述和展望。

考虑到40Hz刺激导致的行为显著改善，毫无疑问，潜在的机制一定与gamma频段活动（30–100Hz）有一些特殊的相关性。在如此宽的频带内，有多个子gamma振荡发挥着不同的作用。同样来自Buzsáki教授实验室的另一项研究[3]揭示了不同gamma振荡在认知功能，特别是学习作用中的直接证据。在空间学习过程中，高频gamma振荡使内侧内嗅皮层（MEC）、齿状回（DG）同步。在物体学习过程中，低频gamma振荡使外侧内嗅皮层（LEC）和DG同步。随后，同年发表的一项研究[4]进一步支持了多种gamma振荡发挥不同作用的假设，但这次是在视觉系统（初级视觉皮层（V1）和LGN），而不是边缘系统。这些不同的gamma振荡似乎能够同时携带不同的空间频率信息，这表明了大脑中的复用编码现象。这些多种gamma振荡的发现可能会为40Hz夹带刺激提供一些未来的见解。gamma振荡可能不是阿尔茨海默病的基本治疗方法，但它似乎确实能保持某种功能[5]，未来需要更多的研究来找到诱导大脑内部gamma振荡的最佳目标。

同时，未来还需要更多的研究来解决40Hz夹带对AD治疗的神经机制。目前，还有许多悬而未决的问题。不同类型和过程的AD是否会从相同的夹带方法中受益。不同的实验条件如何影响这一争议，包括不同的实验设备、光源类型等。40Hz刺激产生副作用的可能性，尚不清楚，例如是否会存在诱发癫痫的可能。总之，尽管目前对夹带的使用存在争议，但仍在努力探索其背后的机制。

全文详见：

Chuanliang Han. The oscillating mystery: The effects of forty-hertz entrainment in treating Alzheimer's disease. Brain-X.2023;1: e14. https://doi.org/10.1002/brx2.14.

转自：“解说科研项目”微信公众号

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