40Hz感官刺激显著改善老年痴呆症状
2019/12/22 6:17:07 生物流BioStream

     老年痴呆、帕金森等神经退行性脑部疾病严重影响着中老年人的生命健康，也一直是神经科学研究的热点问题。近日发表在《Neuron》杂志上的一项研究发现，每天给老年痴呆鼠40Hz的光闪刺激，可以大大减少大脑的病变，并显著改善小鼠的认知和行为。

    

     老年痴呆患者

     什么是神经退行性疾病？

     神经退行性疾病是大脑结构和神经元逐渐退化死亡的一类脑疾病，经常发病于中老年人。因为成年人大脑里的神经元，除了极少数部位(如海马)，绝大多数都是不可再生的，死一个少一个，不可逆转。患有神经退行性疾病的大脑，神经元会不停的退化死亡，最终导致大脑萎缩，大脑功能障碍，导致个体认知功能或运动功能的下降甚至丧失。

    

     正常大脑(左)和老年痴呆大脑(右)

     例如老年痴呆症，或者叫阿尔茨海默病，就是一种常见的神经退行性疾病。老年痴呆病早期，患者会表现出轻度的记忆障碍，比如，经常忘记朋友和家人的名字。语言表达能力也会有一定障碍，比如，说话不再像以前那样流畅，用词也简单了许多。当做一些精细运动时，比如写字画画穿针引线，动作经常会不协调。随着病情的恶化，老年痴呆患者最终失去独立生活的能力，失去说话能力，读写能力，运动能力，长期记忆也会受到影响，以至于连亲人都无法认出。

     帕金森是另一种常见的神经退行性疾病。不同于老年痴呆，帕金森主要是运动系统的退行性病变。颤抖是帕金森病最广为人知的症状，四肢在静止时颤抖最明显，颤抖频率为4-6Hz。此外，患者还有身体僵硬、动作迟缓、姿态不稳等症状。

    

     帕金森患者症状

     40Hz光刺激可以引发大脑gamma波

     老年痴呆病人一个显著的特征是大脑的gamma波(30~120Hz)能量降低，特别是在记忆中起重要作用的海马。那么，人为增强大脑的gamma波能否减轻老年痴呆症状呢？

     因为很多实验无法在人身上做，科学家便利用基因技术建立了很多老年痴呆的小鼠模型。科学家发现，在这些老年痴呆小鼠上，Gamma波也显著变弱。老年痴呆涉及的神经机制，至少在gamma波减弱这一点上，很可能是一致的。能改善小鼠老年痴呆症状的方法，很可能也适用于人。

     首先要找到一种能引发并增强大脑gamma波的方法。作者发现，简单地利用LED灯发出的40Hz闪光，就可以在小鼠脑内生成广泛的gamma波。

    

     LED用来产生40Hz闪光

     一个LED阵列安装到了鼠笼，LED灯每秒周期性的闪40次，每个周期亮12.5毫秒，灭12.5毫秒。如果闪光的同时记录小鼠脑子的电信号，你会发现，小鼠的视觉皮层V1，体感皮层SS1，海马CA1，前额叶(PFC)这几个脑区都被闪光引发了大致相同频率的gamma波。

    

     40Hz闪光可显著增强多个脑区gamma震荡幅度

     行之有效的技术手段有了，下一步就要上主菜了。

     40Hz光刺激可以减缓神经退化

     神经退行性疾病是逐渐恶化的，时间相对较长，因此我们也不能期望一两次闪光就可以明显改善老年痴呆。持久战是必须的。老年痴呆小鼠每天都接收40Hz闪光1个小时，一共持续3~6周时间。科学家发现，每天受40Hz闪光洗礼的老年痴呆小鼠，视觉皮层，海马，前额叶等脑区拥有更多的神经元。而没有接收闪光刺激的老年痴呆小鼠，这些脑区的神经元数目大幅度减少。也就是说，40Hz闪光可以有效的减少神经元的死亡。

    

     从左到右依次为正常老鼠，老年痴呆鼠，老年痴呆+40Hz光刺激鼠

     此外，没有接收闪光刺激的老年痴呆小鼠脑子重量大幅度降低，相反，接收闪光刺激的老年痴呆小鼠脑子重量减少有限。

     科学家还做了一系列的检测，发现40Hz闪光还可以减少神经元DNA损伤，能够改善老年痴呆的关键的几种病理学特征，如减少脑内淀粉样蛋白斑，tau磷酸化等。

     综上，40Hz光刺激确实可以改善老年痴呆小鼠的大脑。那么，依赖于大脑神经环路的认知行为是否得到改善了呢？

     40Hz光刺激可以改善空间学习和记忆

     测试小鼠空间学习和记忆能力，有一个常用的行为学实验---莫氏水迷宫(Morris water maze)实验。在这个实验里，老鼠每天都被反复放到一个灌满水的水缸里。水缸里固定位置，有一个浅埋在水面下的小平台。老鼠如果能找到这个平台，就可以站到上面，不必再无休止的游泳。因为平台的位置是固定的，反复几次后，老鼠就会记住平台位置。到最后，老鼠一进入水中，就会直奔平台。但老鼠需要一定时间去学习和记忆水缸的空间结构以及平台在水缸中的位置。

    

     莫氏水迷宫

     正常小鼠，随着时间的推进，找到平台所经历的时间越来越短。老年痴呆鼠由于学习记忆能力衰退，需要更久的时间才能记住平台的位置。换句话说，跟正常鼠相比，每次实验老年痴呆鼠都需要更久的时间才能找到平台。

     科学家发现，接收几周40Hz光刺激的老年痴呆鼠，在莫氏水迷宫实验中的找到平台的时间要明显小于没有接收40Hz光刺激的老年痴呆鼠。也就是说，接收40Hz光刺激后，老年痴呆鼠的学习记忆能力得到显著提高。

     总结

     通过操纵神经网络的震荡来治疗某些脑疾病或者增强脑功能，是一种很有前景的策略。因为一些实验研究已经表明，通过经颅磁刺激或电刺激，可以非侵入式的控制人类某些脑区的震荡频率和模式。这篇文章针对老年痴呆，发现了一种简单但行之有效的策略(40Hz闪光)来增强大脑的gamma波，改善老年痴呆症。

     这种方法在人类身上是否有效呢？这还未知。小鼠的大脑只有我们大拇指那么大点儿，而人类的大脑是我们拳头的好几倍，从体积就可以直观感觉到两者的迥异。40Hz光刺激是否也能在人类大脑引发广泛的gamma波，能否改善老年痴呆症，目前还没有科学研究给出答案。但心急的朋友可以私下里自行尝试。

     参考文献: Gamma Entrainment binds higher-order brain regions and offers neuroprotection

    源网页  http://weixin.100md.com
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