阿尔茨海默病(AD),说它是老大难,真的一点也不过分。
β淀粉样蛋白和tau蛋白两派之争迟迟分不出胜负,动物实验效果不错的治疗方法上了临床就完全改头换面,刷新认知的科研成果依然层出不穷。。。
但是,即使困难重重,科学家们也从未放弃。2016年,麻省理工学院(MIT)的蔡立慧教授团队发现,频率为40赫兹的LED灯可以消除小鼠大脑里的β淀粉样蛋白。
今天,蔡教授团队发表在《细胞》上的研究成果,又给了AD患者新的希望。40赫兹的声音暴露也可以使小鼠大脑里的β淀粉样蛋白减少,并且作用范围比LED灯更加广泛。声音和光联合使用,更将大大减少小鼠大脑中的斑块数量,改善小鼠的认知功能[1]。
带音响的LED灯,带灯的八音盒,可能在不久的将来就可以拿来治病了~(注意,是可能,在临床研究结果出来之前,请大家不要自己改装灯管和八音盒)
在我们学习、思考的过程中,大脑神经元也在紧张地工作着:它们按照固定的频率传播电信号,其中频率较高的电信号(每秒30-90次)负责一些高强度精神活动,称为γ波。
科学家们已经观察到,在大脑损伤、精神分裂和阿尔茨海默病等患者的大脑里,原本按部就班的γ波被打乱了[2,3]。这引起了蔡教授团队的关注。
实验证明,AD小鼠的γ波明显低于正常值。用闪烁频率为每秒40次的LED灯刺激小鼠,可以提高小鼠大脑视觉皮层(AC)的γ波频率,还可以减少β淀粉样蛋白和Tau蛋白浓度[4]。要知道,β淀粉样蛋白和Tau蛋白的积累,与阿尔茨海默病可是密切相关的。
实验结果是好的,但是还是存在一些不足。比如,只验证了β淀粉样蛋白数量的减少,没有对小鼠的认知功能进行评价;还有就是,操作起来实在有点困难。LED灯只能影响大脑视觉皮层,想清除更大区域的β淀粉样蛋白沉积?大脑可不是透明的呀~
于是蔡教授想出了另一个办法:光的传播被阻碍了,声音总是不会的!
接下来,蔡教授团队让特定基因型模式的AD小鼠感受了20赫兹、40赫兹、80赫兹等不同频率的声音(据说猫咪咕噜咕噜的叫声,频率在20赫兹-140赫兹之间),检测大脑的神经元活动。结果显示,依然是40赫兹的声音最能拨动小鼠的“神经弦”,并且范围果然够广,听觉皮层、海马体中影响γ波的关键区域CA1等部位的电位都显示出较高的频率。
在接下来的认知功能测试中,听过40赫兹声音的小鼠表现得也更好一点,识别物体和空间记忆的能力高于没有听过40赫兹声音的小鼠,也高于听了随机频率声音的小鼠。
研究人员还对小鼠海马体中的β淀粉样蛋白做了检测。结果显示,在连续7天、每天1小时40赫兹声音的陶冶下,小鼠β淀粉样蛋白水平降低,斑块数量显著减少。当然,“音乐”只能是40赫兹,其他频率可没有这样的效果。
研究人员还发现,40赫兹的声音也诱导了小鼠大脑中神经元的变化。小胶质细胞和星形胶质细胞都是中枢神经系统的主要组成,在AD病理中发挥着重要作用[5]。
40赫兹的声音让小鼠的小胶质细胞数量增多,细胞直径增大,可以清除更多的β淀粉样蛋白。星形胶质细胞数量的增多也意味着大脑清除废物的能力增强[6],同时,星形胶质细胞调节了大脑血管,使血管直径增加,缓解AD相关的血管病理结构的改变。
原本,关于“声音”的探究到这里就可以鸣金收兵了,但是,蔡教授团队又想到,反正视觉和听觉两不耽误,为啥不让小鼠一边听音乐一边照LED灯呢?
让人惊讶的是,声音与光的结合治疗效果超过了其中的任意一个,无论是神经元电位的频率,还是小胶质细胞的数量和面积,同时接受光和声音刺激的小鼠都有不小的优势。
并且,声音和光的结合进一步扩大了影响范围,在大脑内侧前额叶皮层中也发现了数量增加的小胶质细胞。这些小胶质细胞在蛋白质斑块周围聚集,行使自己的清除功能。联合使用1周后,与没有接受刺激的小鼠相比,前额叶皮层总斑块体积减少了37%,数量减少了34%。
现在,研究人员想要搞清楚光和声音是如何影响特定类型的脑细胞的,并且频率还非得固定在40赫兹。临床志愿者的招募也在进行中。
虽然,扑在临床的阿尔茨海默病药物不少,但是蔡教授团队的研究依然提供了一个有用的干预措施,并且可能会对其他涉及脑部炎症的疾病产生巨大的影响。