MIT研究人員發現40赫茲的振動可減輕阿爾茨海默病的癥狀

麻省理工學院的研究人員發現，利用觸覺刺激40赫茲伽馬頻率的大腦節奏的感官刺激可以緩解阿爾茨海默病的病理和癥狀。這項研究建立在涉及光和聲音的早期工作基礎上，表明每天暴露在40赫茲振動下可以改善小鼠的大腦健康和運動功能，并減少阿爾茨海默病的關鍵標志物。這項研究強調了伽馬頻率刺激作為阿爾茨海默病的一種新的治療方法的潛力。

有證據表明，對40赫茲伽馬頻率的大腦節奏進行非侵入性感官刺激可以減少阿爾茨海默病的病理和癥狀，多個研究小組已經在小鼠和人類身上證明了這一點，現在又擴展到了觸覺刺激。麻省理工學院科學家的一項新研究顯示，阿爾茨海默氏癥模型小鼠每天接觸40赫茲振動一小時，持續數周，與未接受治療的對照組相比，大腦健康和運動功能得到改善。

麻省理工學院的研究小組并不是第一個表明伽馬頻率的觸覺刺激可以影響大腦活動和改善運動功能的研究，但他們是第一個表明這種刺激還可以降低阿爾茨海默氏癥標志性蛋白磷酸化tau的水平，使神經元不至于死亡或失去突觸回路連接，并減少神經DNA的損傷。

該研究的通訊作者、麻省理工學院Picower學習與記憶研究所和老齡化大腦計劃主任、腦與認知科學系（BCS）Picower教授蔡麗慧說："這項工作展示了我們可以用來增加大腦中伽馬功率的第三種感官模式。我們非常高興地看到40赫茲的觸覺刺激有利于運動能力，這一點在其他方式中還沒有顯示出來。觀察觸覺刺激是否能使運動功能受損的人類受試者受益，這將是非常有趣的。"

論文中一個放大的細節顯示，在接受40赫茲觸覺刺激的Tau P301S模型小鼠中，初級體感皮質神經元的磷酸化tau（品紅色）減少了（右）。左邊是未經處理的對照組的圖像。資料來源：Tsai Lab/MIT Picower Institute

Ho-Jun Suk、Nicole Buie、Guojie Xu和Arit Banerjee是《老齡化神經科學前沿》中這項研究的主要作者，麻省理工學院Y. Eva Tan神經技術教授Ed Boyden是該論文的共同第一作者。博伊登是皮克沃研究所的附屬成員，也被任命為BCS以及生物工程系和媒體藝術與科學系、麥戈文大腦研究所和K. Lisa Yang Cener for Bionics的成員。

在2016年開始的一系列論文中，由Tsai實驗室領導的合作已經證明，光的閃爍和/或40赫茲的聲音刺激（這項技術被稱為GENUS，即使用感官刺激的伽馬調控），可以降低淀粉樣蛋白-β和tau蛋白的水平，防止神經元死亡，保存突觸，甚至在各種阿爾茨海默病小鼠模型中維持學習和記憶。最近，在試點臨床研究中，該團隊表明，40赫茲的光和聲刺激是安全的，并成功地增加了大腦活動和連接性，并似乎在一小批患有早期阿爾茨海默病的人類志愿者中產生了明顯的臨床效益。其他小組已經復制并證實了40赫茲感官刺激的健康益處，麻省理工學院的一家衍生公司Cognito Therapeutics已經啟動了光和聲刺激作為阿爾茨海默氏癥治療的第三階段臨床試驗。

這項新研究測試了全身40赫茲觸覺刺激是否在兩種常用的阿爾茨海默氏癥神經變性小鼠模型中產生了有意義的益處，即Tau P301S小鼠和CK-p25小鼠，前者再現了該疾病的tau病理學，后者再現了人類疾病中的突觸損失和DNA損傷。研究小組重點分析了大腦的兩個區域：處理觸覺的初級體感皮層（SSp），以及大腦產生身體運動指令的初級運動皮層（MOp）。

為了產生振動刺激，研究人員將小鼠籠子放在播放40赫茲聲音的揚聲器上，使籠子振動。未受刺激的對照組小鼠被關在同一房間的籠子里，這樣所有的小鼠都能聽到相同的40赫茲聲音。因此，在受刺激小鼠和對照小鼠之間測得的差異是通過增加觸覺刺激來實現的。

首先，研究人員證實，40赫茲的振動使健康（即非阿爾茨海默氏癥）小鼠的大腦神經活動發生了變化。通過c-fos蛋白的表達來衡量，SSp的活動增加了2倍，MOp的活動增加了3倍多，后者的增加具有統計學意義。

研究人員知道40赫茲的觸覺刺激可以增加神經活動后，他們評估了這兩種小鼠模型對疾病的影響。為了確保男女都有代表，研究小組使用了雄性P301S小鼠和雌性CK-p25小鼠。

與未受刺激的對照組相比，受刺激三周的P301S小鼠在兩個腦區都顯示出神經元的顯著保留。受刺激的小鼠還顯示出SSp中tau的兩項指標明顯減少，并在MOp中表現出類似的趨勢。

CK-p25小鼠接受了六周的振動刺激。與未受振動的對照組小鼠相比，這些小鼠在兩個腦區都顯示出較高的突觸蛋白標記物水平。他們還顯示出DNA損傷水平的降低。

最后，研究小組評估了接觸振動的小鼠與未接觸的小鼠的運動能力。他們發現，兩種小鼠模型都能夠在一個旋轉桿上停留的時間明顯更長。P301S小鼠掛在鐵絲網上的時間也明顯長于對照組小鼠，而CK-p25小鼠顯示了一個積極的趨勢，盡管并不顯著。

作者總結說："目前的研究以及我們以前使用視覺或聽覺GENUS的研究表明，有可能使用非侵入性的感官刺激作為一種新的治療策略，以改善神經退行性疾病的病理狀況并提高行為表現，"。