MIT研究人员发现40赫兹的振动可减轻阿尔茨海默病的症状

有证据表明，对40赫兹伽马频率的大脑节奏进行非侵入性感官刺激可以减少阿尔茨海默病的病理和症状，多个研究小组已经在小鼠和人类身上证明了这一点，现在又扩展到了触觉刺激。麻省理工学院科学家的一项新研究显示，阿尔茨海默氏症模型小鼠每天接触40赫兹振动一小时，持续数周，与未接受治疗的对照组相比，大脑健康和运动功能得到改善。

麻省理工学院的研究小组并不是第一个表明伽马频率的触觉刺激可以影响大脑活动和改善运动功能的研究，但他们是第一个表明这种刺激还可以降低阿尔茨海默氏症标志性蛋白磷酸化tau的水平，使神经元不至于死亡或失去突触回路连接，并减少神经DNA的损伤。

该研究的通讯作者、麻省理工学院Picower学习与记忆研究所和老龄化大脑计划主任、脑与认知科学系（BCS）Picower教授蔡丽慧说："这项工作展示了我们可以用来增加大脑中伽马功率的第三种感官模式。我们非常高兴地看到40赫兹的触觉刺激有利于运动能力，这一点在其他方式中还没有显示出来。观察触觉刺激是否能使运动功能受损的人类受试者受益，这将是非常有趣的。"

论文中一个放大的细节显示，在接受40赫兹触觉刺激的Tau P301S模型小鼠中，初级体感皮质神经元的磷酸化tau（品红色）减少了（右）。左边是未经处理的对照组的图像。资料来源：Tsai Lab/MIT Picower Institute

Ho-Jun Suk、Nicole Buie、Guojie Xu和Arit Banerjee是《老龄化神经科学前沿》中这项研究的主要作者，麻省理工学院Y. Eva Tan神经技术教授Ed Boyden是该论文的共同第一作者。博伊登是皮克沃研究所的附属成员，也被任命为BCS以及生物工程系和媒体艺术与科学系、麦戈文大脑研究所和K. Lisa Yang Cener for Bionics的成员。

在2016年开始的一系列论文中，由Tsai实验室领导的合作已经证明，光的闪烁和/或40赫兹的声音刺激（这项技术被称为GENUS，即使用感官刺激的伽马调控），可以降低淀粉样蛋白-β和tau蛋白的水平，防止神经元死亡，保存突触，甚至在各种阿尔茨海默病小鼠模型中维持学习和记忆。最近，在试点临床研究中，该团队表明，40赫兹的光和声刺激是安全的，并成功地增加了大脑活动和连接性，并似乎在一小批患有早期阿尔茨海默病的人类志愿者中产生了明显的临床效益。其他小组已经复制并证实了40赫兹感官刺激的健康益处，麻省理工学院的一家衍生公司Cognito Therapeutics已经启动了光和声刺激作为阿尔茨海默氏症治疗的第三阶段临床试验。

这项新研究测试了全身40赫兹触觉刺激是否在两种常用的阿尔茨海默氏症神经变性小鼠模型中产生了有意义的益处，即Tau P301S小鼠和CK-p25小鼠，前者再现了该疾病的tau病理学，后者再现了人类疾病中的突触损失和DNA损伤。研究小组重点分析了大脑的两个区域：处理触觉的初级体感皮层（SSp），以及大脑产生身体运动指令的初级运动皮层（MOp）。

为了产生振动刺激，研究人员将小鼠笼子放在播放40赫兹声音的扬声器上，使笼子振动。未受刺激的对照组小鼠被关在同一房间的笼子里，这样所有的小鼠都能听到相同的40赫兹声音。因此，在受刺激小鼠和对照小鼠之间测得的差异是通过增加触觉刺激来实现的。

首先，研究人员证实，40赫兹的振动使健康（即非阿尔茨海默氏症）小鼠的大脑神经活动发生了变化。通过c-fos蛋白的表达来衡量，SSp的活动增加了2倍，MOp的活动增加了3倍多，后者的增加具有统计学意义。

研究人员知道40赫兹的触觉刺激可以增加神经活动后，他们评估了这两种小鼠模型对疾病的影响。为了确保男女都有代表，研究小组使用了雄性P301S小鼠和雌性CK-p25小鼠。

与未受刺激的对照组相比，受刺激三周的P301S小鼠在两个脑区都显示出神经元的显著保留。受刺激的小鼠还显示出SSp中tau的两项指标明显减少，并在MOp中表现出类似的趋势。

CK-p25小鼠接受了六周的振动刺激。与未受振动的对照组小鼠相比，这些小鼠在两个脑区都显示出较高的突触蛋白标记物水平。他们还显示出DNA损伤水平的降低。

最后，研究小组评估了接触振动的小鼠与未接触的小鼠的运动能力。他们发现，两种小鼠模型都能够在一个旋转杆上停留的时间明显更长。P301S小鼠挂在铁丝网上的时间也明显长于对照组小鼠，而CK-p25小鼠显示了一个积极的趋势，尽管并不显著。

作者总结说："目前的研究以及我们以前使用视觉或听觉GENUS的研究表明，有可能使用非侵入性的感官刺激作为一种新的治疗策略，以改善神经退行性疾病的病理状况并提高行为表现，"。