看电视闪烁灯光与声音节奏让大脑活跃有证据表明这么做可以预防阿尔茨海默症

2020-05-27 09:19:38来源：IT之家

北京时间5月27日消息，据国外媒体报道，阿尔茨海默症是一种神经退行性疾病，也是世界上最常见的痴呆症。根据最新的研究，未来我们或许可以通过看电视的方式对该疾病进行治疗。

每天早上，美籍华裔生物学家蔡立慧(Li-Huei Tsai)都会在一个闪烁的屏幕前冥想。与闪烁的灯光同步的是一个刺耳的咔哒声，有点像一个激情洋溢的弗拉门戈舞者在轻拍响板。不过，这种节奏并不是用来娱乐的，而是让大脑活跃起来。

闪烁灯光和咔哒声的组合被设计用来同步大脑中一种特殊类型的电活动——伽马波。对于不知情的人来说，这种光和声音的刺激像是最新的健康时尚，但从神经科学家看来，有证据表明这么做可以预防阿尔茨海默症。

新研究为预防和治疗这种最常见的痴呆症提供了全新的方法。今天，痴呆症影响着全世界约5000万人，到2050年，这一数字预计将增加两倍。

与阿尔茨海默症相关的最明显的神经性变化是细胞外形成的毒性淀粉样斑块的积累，以及神经元内Tau蛋白的缠结。二者似乎都对我们的神经元和突触造成了严重破坏，而突触正是神经元相互沟通的纽带。在过去30年里，阿尔茨海默症的研究主要集中在寻找药物来清除这些斑块上，这一点并不奇怪，但我们仍在等待突破性的治疗方法。

现在，大量的新研究表明，相比化学疗法，电子疗法可能才是解决问题的答案。这一切都取决于伽马波节律，它似乎会触发大脑中的一种清理操作，在有毒物质造成损害之前将其清除。

疗愈的脑波

看电视能治疗老年痴呆症?闪烁灯光与声音节奏让大脑活跃

尽管我们经常用“脑波”这个词来描述灵感的闪现，但在神经科学中，这个词描述的是一类有节奏的电活动，由大脑中的神经元群以特定的频率一起放电产生。

神经元通过带正电的原子在细胞膜上的流动产生这些电流。正如电视和电台通过不同频率的无线电波传播一样，不同频率的脑波似乎也与特定的神经功能有关。伽马波以每秒30到100Hz的频率振荡，通常可以在我们集中注意力，或者编码和检索记忆时观察到。

20世纪初的一些有趣研究表明，与认知能力没有下降的健康人相比，阿尔茨海默氏症患者的伽马波特别微弱，这暗示着阿尔茨海默氏症可能与大脑节律的紊乱有关。但是，我们尚不清楚这是否只是神经退化发生后的另一个结果，还是造成神经退化的潜在原因。蔡立慧教授的团队开始对这一问题展开研究。

为了揭示其中的原理，他们首先采用了名为“光遗传学”(optogenetics)的技术，即对实验室小鼠的神经元进行基因改造，使其对特定颜色的光产生反应。通过在头骨中植入一个小光源，研究小组能以令人难以置信的精度激发伽马波并观察其影响。

看护神经的细胞

研究小组的发现令人震惊，他们不仅揭示了与阿尔茨海默病相关的淀粉样斑块的显著减少，而且还揭示了发生这一现象的可能机制。

研究人员尤其感兴趣的是伽马波对大脑小胶质细胞(microglia)的影响。小胶质细胞是一类特殊的神经胶质细胞，看起来就像是微小的、有触须的海洋生物，它们扮演着大脑看护和保安的角色。“它们就像一种免疫监视，”蔡立慧教授说，“它们会审视环境，还可以清除和摆脱病原体、有毒废物和外来物质。”

此前的研究已经发现，阿尔茨海默症患者的小胶质细胞往往无法履行这些职责。但是在新研究中，伽马波似乎重新唤醒了它们，从而使淀粉样斑块和Tau蛋白缠结水平降低。而且，这种效果似乎非常迅速，仅仅一个小时的刺激就足以激活小胶质细胞，使淀粉样斑块显著减少。

将伽马波以这种方式与这些小胶质细胞的活动联系起来，使我们对阿尔茨海默症和伽马波功能的理解取得了巨大的飞跃。然而，光遗传学刺激的治疗方法需要基因改造和手术，并不能轻易应用于人类。因此，蔡教授的团队接下来研究了一些侵入性较小的脑波联合疗法是否也有类似的效果。

在一项实验中，研究人员将小鼠置于灯光下，每天以40赫兹的频率闪烁一小时;在其他实验中，他们按这个频率向小鼠快速播放声音。他们的想法是，在这些情况下，视觉和听觉系统中的神经元会开始与灯光和声音信号同步放电，触发脑波活动，进而扩散到整个大脑。这正是他们所看到的结果。正如预期的那样，伴随伽马波增强，出现了小胶质细胞活动的增加，以及毒性淀粉样斑块的减少。

重要的是，在对小鼠行为的测量中也看到了这些差异。接受刺激的小鼠更容易学会走迷宫，而其他小鼠随着年龄的增长而变得更加健忘。

良好的振动

当然，最大的考验是，科学家是否能在真正的阿尔茨海默症患者身上复制这些结果。蔡立慧教授目前正开始临床试验，以探索伽马波刺激对人类的长期益处。已经有一些令人兴奋的初步证据表明，这么做确实可以改善认知。

在一项由加拿大多伦多大学的艾米·克莱门茨-科尔特斯(Amy Clements-Cortes)领导的研究中，采用了触觉和听觉的刺激。被诊断患有不同阶段阿尔茨海默氏症的参与者被安排坐在一张装有6个扬声器的椅子上，这些扬声器在伽马波频带内发出低沉的声音。克莱门茨-科尔特斯指出，这种效果有点像“低音炮”，会让患者感觉到全身轻微的振动。

经过6次30分钟的训练，受试者在各种认知能力的标准测试(包括心算和短期记忆)中均表现出了显著的进步。克莱门茨-科尔特斯表示，在如此短的时间内取得这样的效果，实在太令人惊讶了。她还从另一名有早期痴呆症迹象的患者那里获得了同样的结果，这名患者在家使用了类似的设备达三年之久。“三年后我们回去看她，发现她的认知能力基本保持不变，”克莱门茨-科尔特斯说道。

显然，更多的证据是必要的，因为样本要足够大，但克莱门茨-科尔特斯认为，这些早期的结果已经“非常令人鼓舞”。她表示，患者未来甚至可以在看电视或听广播时接受这种治疗。

其他一些研究人员表示，以往的阿尔茨海默氏症研究经历了非常多的死胡同，而这种全新治疗方法的前景将特别受欢迎。

该方法可能会被证明是一种特别有价值的早期干预手段。许多患者可能已经表现出认知困难，但阿尔茨海默氏症的诊断需要花很长时间来确认，这可能会导致治疗拖延，因为患者通常不愿意在确诊之前就冒着潜在副作用的风险。(对这些患者的)任何早期干预都必须极其谨慎，也必须非常安全，在你能想到的所有方式中，闪烁的灯光或重复的声音是最不具有侵入性的。换言之，至少对大多数人来说是这样，但这种刺激可能不适合癫痫患者，因为可能会导致癫痫发作。

爱尔兰国立大学的研究者巴里·麦克德莫特(Barry McDermott)对这类早期干预手段同样持乐观态度。“没有医生会给你开预防性的抗阿尔茨海默症药物，但这些方法是你可以在早期采用的，”他说，“它们是如此简单和直接。理论上，你甚至可以在智能手机上安装一款与此相关的应用。”

尽管到目前为止进展迅速，但研究者都强调还存在许多需要解答的问题。除了需要更有力的证据来证明临床试验的长期益处，研究者还要了解更多关于伽马波使用的理想频率和最佳治疗时长的信息。他们指出，尽管患者似乎不太可能“过量使用”伽马波，但过于积极应用这种技术是否会带来任何不良影响也值得考量。

伽马波刺激是否会提升健康人的大脑功能还有待观察。蔡立慧教授很谨慎，她认为伽马波对健康大脑的影响有某种临界值;她希望伽马波可以作为一种预防措施，在中年以后任何认知能力下降的迹象开始显现之前，可以保护大脑的功能，“我认为这是可能的”。

尽管仍有许多问题需要解答，但蔡立慧教授已经在亲自试用这样的设备了。“我感觉很好，”她会心笑道。和所有的科学家一样，蔡教授很清楚自己的个人经历不应该作为确凿的证据，但如果这项研究真的成功，那将有更多的人以类似的声音和灯光开始新的一天，以此来保护保护自己的大脑功能。

标签：预防阿尔茨海默症