看電視能治療老年癡呆癥？閃爍燈光與聲音節(jié)奏讓大腦活躍

北京時(shí)間5月27日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，阿爾茨海默癥是一種神經(jīng)退行性疾病，也是世界上最常見的癡呆癥。根據(jù)最新的研究，未來我們或許可以通過看電視的方式對(duì)該疾病進(jìn)行治療。

每天早上，美籍華裔生物學(xué)家蔡立慧（Li-Huei Tsai）都會(huì)在一個(gè)閃爍的屏幕前冥想。與閃爍的燈光同步的是一個(gè)刺耳的咔噠聲，有點(diǎn)像一個(gè)激情洋溢的弗拉門戈舞者在輕拍響板。不過，這種節(jié)奏并不是用來娛樂的，而是讓大腦活躍起來。

閃爍燈光和咔噠聲的組合被設(shè)計(jì)用來同步大腦中一種特殊類型的電活動(dòng)——伽馬波。對(duì)于不知情的人來說，這種光和聲音的刺激像是最新的健康時(shí)尚，但從神經(jīng)科學(xué)家看來，有證據(jù)表明這么做可以預(yù)防阿爾茨海默癥。

新研究為預(yù)防和治療這種最常見的癡呆癥提供了全新的方法。今天，癡呆癥影響著全世界約5000萬人，到2050年，這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增加兩倍。

與阿爾茨海默癥相關(guān)的最明顯的神經(jīng)性變化是細(xì)胞外形成的毒性淀粉樣斑塊的積累，以及神經(jīng)元內(nèi)Tau蛋白的纏結(jié)。二者似乎都對(duì)我們的神經(jīng)元和突觸造成了嚴(yán)重破壞，而突觸正是神經(jīng)元相互溝通的紐帶。在過去30年里，阿爾茨海默癥的研究主要集中在尋找藥物來清除這些斑塊上，這一點(diǎn)并不奇怪，但我們?nèi)栽诘却黄菩缘闹委煼椒ā?/p>

現(xiàn)在，大量的新研究表明，相比化學(xué)療法，電子療法可能才是解決問題的答案。這一切都取決于伽馬波節(jié)律，它似乎會(huì)觸發(fā)大腦中的一種清理操作，在有毒物質(zhì)造成損害之前將其清除。

療愈的腦波

盡管我們經(jīng)常用“腦波”這個(gè)詞來描述靈感的閃現(xiàn)，但在神經(jīng)科學(xué)中，這個(gè)詞描述的是一類有節(jié)奏的電活動(dòng)，由大腦中的神經(jīng)元群以特定的頻率一起放電產(chǎn)生。

神經(jīng)元通過帶正電的原子在細(xì)胞膜上的流動(dòng)產(chǎn)生這些電流。正如電視和電臺(tái)通過不同頻率的無線電波傳播一樣，不同頻率的腦波似乎也與特定的神經(jīng)功能有關(guān)。伽馬波以每秒30到100Hz的頻率振蕩，通?？梢栽谖覀兗凶⒁饬?，或者編碼和檢索記憶時(shí)觀察到。

20世紀(jì)初的一些有趣研究表明，與認(rèn)知能力沒有下降的健康人相比，阿爾茨海默氏癥患者的伽馬波特別微弱，這暗示著阿爾茨海默氏癥可能與大腦節(jié)律的紊亂有關(guān)。但是，我們尚不清楚這是否只是神經(jīng)退化發(fā)生后的另一個(gè)結(jié)果，還是造成神經(jīng)退化的潛在原因。蔡立慧教授的團(tuán)隊(duì)開始對(duì)這一問題展開研究。

為了揭示其中的原理，他們首先采用了名為“光遺傳學(xué)”（optogenetics）的技術(shù)，即對(duì)實(shí)驗(yàn)室小鼠的神經(jīng)元進(jìn)行基因改造，使其對(duì)特定顏色的光產(chǎn)生反應(yīng)。通過在頭骨中植入一個(gè)小光源，研究小組能以令人難以置信的精度激發(fā)伽馬波并觀察其影響。

看護(hù)神經(jīng)的細(xì)胞

研究小組的發(fā)現(xiàn)令人震驚，他們不僅揭示了與阿爾茨海默病相關(guān)的淀粉樣斑塊的顯著減少，而且還揭示了發(fā)生這一現(xiàn)象的可能機(jī)制。

研究人員尤其感興趣的是伽馬波對(duì)大腦小膠質(zhì)細(xì)胞（microglia）的影響。小膠質(zhì)細(xì)胞是一類特殊的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，看起來就像是微小的、有觸須的海洋生物，它們扮演著大腦看護(hù)和保安的角色?！八鼈兙拖褚环N免疫監(jiān)視，”蔡立慧教授說，“它們會(huì)審視環(huán)境，還可以清除和擺脫病原體、有毒廢物和外來物質(zhì)?！?/p>

此前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，阿爾茨海默癥患者的小膠質(zhì)細(xì)胞往往無法履行這些職責(zé)。但是在新研究中，伽馬波似乎重新喚醒了它們，從而使淀粉樣斑塊和Tau蛋白纏結(jié)水平降低。而且，這種效果似乎非常迅速，僅僅一個(gè)小時(shí)的刺激就足以激活小膠質(zhì)細(xì)胞，使淀粉樣斑塊顯著減少。

將伽馬波以這種方式與這些小膠質(zhì)細(xì)胞的活動(dòng)聯(lián)系起來，使我們對(duì)阿爾茨海默癥和伽馬波功能的理解取得了巨大的飛躍。然而，光遺傳學(xué)刺激的治療方法需要基因改造和手術(shù)，并不能輕易應(yīng)用于人類。因此，蔡教授的團(tuán)隊(duì)接下來研究了一些侵入性較小的腦波聯(lián)合療法是否也有類似的效果。

在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員將小鼠置于燈光下，每天以40赫茲的頻率閃爍一小時(shí)；在其他實(shí)驗(yàn)中，他們按這個(gè)頻率向小鼠快速播放聲音。他們的想法是，在這些情況下，視覺和聽覺系統(tǒng)中的神經(jīng)元會(huì)開始與燈光和聲音信號(hào)同步放電，觸發(fā)腦波活動(dòng)，進(jìn)而擴(kuò)散到整個(gè)大腦。這正是他們所看到的結(jié)果。正如預(yù)期的那樣，伴隨伽馬波增強(qiáng)，出現(xiàn)了小膠質(zhì)細(xì)胞活動(dòng)的增加，以及毒性淀粉樣斑塊的減少。

重要的是，在對(duì)小鼠行為的測量中也看到了這些差異。接受刺激的小鼠更容易學(xué)會(huì)走迷宮，而其他小鼠隨著年齡的增長而變得更加健忘。

良好的振動(dòng)

當(dāng)然，最大的考驗(yàn)是，科學(xué)家是否能在真正的阿爾茨海默癥患者身上復(fù)制這些結(jié)果。蔡立慧教授目前正開始臨床試驗(yàn)，以探索伽馬波刺激對(duì)人類的長期益處。已經(jīng)有一些令人興奮的初步證據(jù)表明，這么做確實(shí)可以改善認(rèn)知。

在一項(xiàng)由加拿大多倫多大學(xué)的艾米·克萊門茨-科爾特斯（Amy Clements-Cortes）領(lǐng)導(dǎo)的研究中，采用了觸覺和聽覺的刺激。被診斷患有不同階段阿爾茨海默氏癥的參與者被安排坐在一張裝有6個(gè)揚(yáng)聲器的椅子上，這些揚(yáng)聲器在伽馬波頻帶內(nèi)發(fā)出低沉的聲音?？巳R門茨-科爾特斯指出，這種效果有點(diǎn)像“低音炮”，會(huì)讓患者感覺到全身輕微的振動(dòng)。

經(jīng)過6次30分鐘的訓(xùn)練，受試者在各種認(rèn)知能力的標(biāo)準(zhǔn)測試（包括心算和短期記憶）中均表現(xiàn)出了顯著的進(jìn)步?？巳R門茨-科爾特斯表示，在如此短的時(shí)間內(nèi)取得這樣的效果，實(shí)在太令人驚訝了。她還從另一名有早期癡呆癥跡象的患者那里獲得了同樣的結(jié)果，這名患者在家使用了類似的設(shè)備達(dá)三年之久?！叭旰笪覀兓厝タ此?，發(fā)現(xiàn)她的認(rèn)知能力基本保持不變，”克萊門茨-科爾特斯說道。

顯然，更多的證據(jù)是必要的，因?yàn)闃颖疽銐虼?，但克萊門茨-科爾特斯認(rèn)為，這些早期的結(jié)果已經(jīng)“非常令人鼓舞”。她表示，患者未來甚至可以在看電視或聽廣播時(shí)接受這種治療。

其他一些研究人員表示，以往的阿爾茨海默氏癥研究經(jīng)歷了非常多的死胡同，而這種全新治療方法的前景將特別受歡迎。

該方法可能會(huì)被證明是一種特別有價(jià)值的早期干預(yù)手段。許多患者可能已經(jīng)表現(xiàn)出認(rèn)知困難，但阿爾茨海默氏癥的診斷需要花很長時(shí)間來確認(rèn)，這可能會(huì)導(dǎo)致治療拖延，因?yàn)榛颊咄ǔ２辉敢庠诖_診之前就冒著潛在副作用的風(fēng)險(xiǎn)。（對(duì)這些患者的）任何早期干預(yù)都必須極其謹(jǐn)慎，也必須非常安全，在你能想到的所有方式中，閃爍的燈光或重復(fù)的聲音是最不具有侵入性的。換言之，至少對(duì)大多數(shù)人來說是這樣，但這種刺激可能不適合癲癇患者，因?yàn)榭赡軙?huì)導(dǎo)致癲癇發(fā)作。

愛爾蘭國立大學(xué)的研究者巴里·麥克德莫特（Barry McDermott）對(duì)這類早期干預(yù)手段同樣持樂觀態(tài)度?！皼]有醫(yī)生會(huì)給你開預(yù)防性的抗阿爾茨海默癥藥物，但這些方法是你可以在早期采用的，”他說，“它們是如此簡單和直接。理論上，你甚至可以在智能手機(jī)上安裝一款與此相關(guān)的應(yīng)用?！?/p>

盡管到目前為止進(jìn)展迅速，但研究者都強(qiáng)調(diào)還存在許多需要解答的問題。除了需要更有力的證據(jù)來證明臨床試驗(yàn)的長期益處，研究者還要了解更多關(guān)于伽馬波使用的理想頻率和最佳治療時(shí)長的信息。他們指出，盡管患者似乎不太可能“過量使用”伽馬波，但過于積極應(yīng)用這種技術(shù)是否會(huì)帶來任何不良影響也值得考量。

伽馬波刺激是否會(huì)提升健康人的大腦功能還有待觀察。蔡立慧教授很謹(jǐn)慎，她認(rèn)為伽馬波對(duì)健康大腦的影響有某種臨界值；她希望伽馬波可以作為一種預(yù)防措施，在中年以后任何認(rèn)知能力下降的跡象開始顯現(xiàn)之前，可以保護(hù)大腦的功能，“我認(rèn)為這是可能的”。

盡管仍有許多問題需要解答，但蔡立慧教授已經(jīng)在親自試用這樣的設(shè)備了?！拔腋杏X很好，”她會(huì)心笑道。和所有的科學(xué)家一樣，蔡教授很清楚自己的個(gè)人經(jīng)歷不應(yīng)該作為確鑿的證據(jù)，但如果這項(xiàng)研究真的成功，那將有更多的人以類似的聲音和燈光開始新的一天，以此來保護(hù)自己的大腦功能。