40 赫兹的振动能减轻小鼠模型中阿尔茨海默氏症的病理和症状

麻省理工学院

40 Hz vibrations reduce Alzheimer's pathology, symptoms in mouse models

论文中一张图片的放大细节突出显示了接受 40 赫兹触觉刺激（右图）的 Tau P301S 模型小鼠初级躯体感觉皮层神经元中磷酸化 tau（品红色）的减少。左侧为未经处理的对照组图像。资料来源：Tsai 实验室/麻省理工学院皮考尔研究所

有证据表明，对 40 赫兹伽马频率的大脑节律进行非侵入性的感官刺激可以减轻阿尔茨海默病的病理变化和症状。麻省理工学院科学家的一项新研究表明，与未经治疗的对照组相比，阿尔茨海默氏症模型小鼠在连续几周每天一小时接触 40 赫兹振动的情况下，大脑健康和运动功能都得到了改善。

麻省理工学院的研究小组并不是第一个证明伽马频率触觉刺激可以影响大脑活动和改善运动功能的研究小组，但他们是第一个证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，防止神经元死亡或失去突触回路连接，并减少神经 DNA 损伤的研究小组。

"这项研究的通讯作者、麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所（The Picower Institute for Learning and Memory）所长、脑与认知科学系（BCS）皮考尔教授蔡立辉（Li-Huei Tsai）说："这项工作展示了我们可以用来提高大脑伽马功率的第三种感官模式。

"我们非常高兴地看到，40赫兹触觉刺激有益于运动能力，而其他方式尚未显示出这种效果。看看触觉刺激是否能让运动功能受损的人类受试者受益，将是一件非常有趣的事情"。

Ho-Jun Suk、Nicole Buie、Guojie Xu和Arit Banerjee是《衰老神经科学前沿》（Frontiers in Aging Neuroscience）杂志上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。博伊登是皮克沃尔研究所的附属成员，同时也受聘于生物科学中心、生物工程系和媒体艺术与科学系、麦戈文脑研究所以及杨丽莎仿生学中心。

感受氛围

在2016年开始发表的一系列论文中，蔡志忠实验室领导的合作团队证明，在各种阿尔茨海默病小鼠模型中，以40赫兹频率闪烁的光线和/或点击的声音（一种名为GENUS的伽马诱导感官刺激技术）可以降低淀粉样蛋白-β和tau蛋白的水平，防止神经元死亡，保护突触，甚至维持学习和记忆。

最近，该团队在试验性临床研究中表明，40 赫兹的光和声音刺激是安全的，能成功提高大脑活动和连通性，并似乎对一小批患有早期阿尔茨海默病的人类志愿者产生了显著的临床疗效。

其他研究小组已经复制并证实了 40 赫兹感官刺激对健康的益处，麻省理工学院的一家衍生公司 Cognito Therapeutics 已经启动了光和声音刺激作为阿尔茨海默氏症治疗方法的第三阶段临床试验。

这项新研究测试了全身40赫兹触觉刺激是否对两种常用的阿尔茨海默氏症神经变性小鼠模型产生有意义的益处，一种是Tau P301S小鼠，它再现了阿尔茨海默氏症的tau病理学；另一种是CK-p25小鼠，它再现了人类疾病中的突触丢失和DNA损伤。

研究小组重点分析了大脑的两个区域：初级躯体感觉皮层（SSp）和初级运动皮层（MOp），前者是处理触觉的地方，后者是大脑产生身体运动指令的地方。

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方，使笼子振动。未受振动刺激的对照组小鼠被关在同一房间的笼子里，这样所有小鼠都能听到相同的 40 赫兹声音。因此，受刺激的小鼠与对照组小鼠之间的差异是通过增加触觉刺激而产生的。

研究人员首先证实，40 赫兹的振动对健康（即非阿尔茨海默氏症）小鼠大脑的神经活动产生了影响。通过 c-fos 蛋白的表达来测量，SSp 的神经活动增加了两倍，而 MOp 的神经活动增加了三倍多，后者的增加在统计学上具有显著意义。

当研究人员知道 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。为了确保两性都有代表，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。通过两种测量方法，受刺激的小鼠在SSp中的tau也显示出明显的减少，在MOp中也表现出类似的趋势。

CK-p25 小鼠接受了六周的振动刺激。与未振动的对照组小鼠相比，这些小鼠在两个脑区都显示出更高水平的突触蛋白标记物。它们的 DNA 损伤水平也有所降低。

最后，研究小组评估了受到振动刺激与未受到振动刺激的小鼠的运动能力。他们发现，两种小鼠模型都能在旋转杆上停留更长时间。P301S小鼠挂在金属丝网上的时间也明显长于对照组小鼠，而CK-p25小鼠则表现出积极的趋势，尽管这种趋势并不显著。

"作者总结说："目前的研究以及我们之前使用视觉或听觉 GENUS 的研究表明，使用非侵入性感觉刺激作为一种新的治疗策略，可以改善神经退行性疾病的病理和行为表现。

(责任编辑：泉水)

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