閃爍光為何能對抗老年癡呆?原來是觸發大腦中信號化學物質釋放
2020/02/06
研究人員通過小鼠實驗發現,暴露于40Hz的光脈沖下,大腦會釋放出大量的信號化學物質,可能有助于對抗疾病。

早在2016年就有研究發現,在患有阿爾茨海默癥的小鼠中,40 Hz的閃爍光會激活小膠質細胞清除垃圾,從而提供了一種操縱神經免疫系統的新方法,然而這其中的生化信號轉導機制仍然未知。佐治亞理工學院Annabelle Singer實驗室的研究人員近日在《The Journal of Neuroscience》雜志上發文,揭示了這種閃爍光是如何工作的。他們通過小鼠實驗發現,暴露于40Hz的光脈沖下,大腦會釋放出大量的信號化學物質,可能有助于對抗疾病。


DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1511-19.2019

40 Hz的頻率源于對阿爾茨海默癥患者大腦早期缺乏伽馬波的觀察。伽馬波是一種溫和、持續的腦電波,就像神經元活動的舞蹈節拍,它最常見的頻率是40 Hz左右,使小鼠暴露在這種頻率的燈光下可以恢復伽馬射線,并且還可以防止重度阿爾茨海默氏癥對大腦的損害。

在這項研究中,研究人員利用多重免疫測定法,尋找將閃爍與小鼠的小膠質細胞和其他免疫激活聯系起來的大腦化學物質,并暴露了20種細胞因子的激增,發現40Hz的燈光閃爍快速且短暫地刺激了小鼠視覺皮層NFκB通路內的磷酸信號傳導。NFκB磷酸信號傳遞之后,MAPK通路中的磷酸信號傳遞增加,多種細胞因子的表達增加,這些細胞因子參與小膠質細胞的募集(如M-CSF)、神經營養特性(如IL-6)和突觸可塑性(如IL-1)。


40Hz閃爍1小時,視覺皮層細胞因子表達增加

作為對照,研究人員還施加了三種額外的光刺激,令他們驚訝的是,這三種刺激對細胞因子都有一定的影響。特別在20 Hz時,細胞因子水平下降,這在某些想要抑制細胞因子的情況下,也可能有用。許多神經系統疾病都與免疫反應有關,比如帕金森癥或精神分裂癥,所以不同種類的刺激可能會成為不同情境下的工具平臺。于是,研究小組警告人們不要自行使用光療法,因為需要更多的數據來徹底確定光療法對人類的影響,而錯誤的頻率甚至可能造成損害。


研究人員展示可以播放40 Hz光聲的實驗面罩和耳機,目前正在進行人體測試。

圖片來源:Georgia Tech / Allison Carter

這項在小鼠身上取得的研究成果,為人體試驗提供了信息。研究人員已經制作出播放40 Hz光聲的實驗面罩和耳機,進行人體測試,作為一種可能的阿爾茨海默癥治療方法,測試的結果將在后續的研究中發表。

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