《细胞》:膜拜大神!MIT大牛再发阿尔茨海默病颠覆性研究成果,40赫兹的声音可消除AD小鼠大脑β淀粉样蛋白,改善认知丨科学大发现

《細胞》:膜拜大神!MIT大牛再發阿爾茨海默病顛覆性研究成果,40赫茲的聲音可消除AD小鼠大腦β澱粉樣蛋白,改善認知丨科學大發現

  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)

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  蔡立慧教授

  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。

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  小鼠被暴露在40赫兹的LED光源下接受治疗

  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。

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  40赫兹组小鼠(蓝色)认知评分高于对照组(黑色)和随机频率组(黄色)

  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

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  40赫兹声音刺激后,AD小鼠AC和CAI阳性Aβ斑块数量减少

  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。

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  与右侧未治疗的小鼠相比,经过光和声音联合刺激的左侧小鼠皮层淀粉样斑块减少

  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%

  《細胞》:膜拜大神!MIT大牛再發阿爾茨海默病顛覆性研究成果,40赫茲的聲音可消除AD小鼠大腦β澱粉樣蛋白,改善認知丨科學大發現40赫兹的声音,声音和光联合使用,都影响了大脑中的胶质细胞数量

  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。

  编辑神叨叨

  带Led的八音盒,奇点糕脑子里回响着“洋娃娃和小熊跳舞跳啊跳啊~”

  友情提示,希望大家不要相信市面上销售的同类产品,肯定都是骗人的。奇点糕会密切关注蔡教授团队的临床研究进展,给大家带来最新的消息~

  参考文献:

  [1]https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.02.014

  [2]Palop J J, Chin J, Roberson E D, et al. Aberrant Excitatory Neuronal Activity and Compensatory Remodeling of Inhibitory Hippocampal Circuits in Mouse Models of Alzheimer’s Disease[J]. Neuron, 2007, 55(5): 697-711.DOI:10.1016/j.neuron.2007.07.025

  [3]Verret L, Mann E O, Hang G B, et al. Inhibitory Interneuron Deficit Links Altered Network Activity and Cognitive Dysfunction in Alzheimer Model[J]. Cell, 2012, 149(3): 708-721.DOI:10.1016/j.cell.2012.02.046

  [4]Iaccarino H, Singer A C, Martorell A J, et al. Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia[J]. Nature, 2016, 540(7632): 230-235.DOI:10.1038/nature20587

  [5]Walker D G, Lue L. Immune phenotypes of microglia in human neurodegenerative disease: challenges to detecting microglial polarization in human brains[J]. Alzheimer’s Research & Therapy, 2015, 7(1): 56-56.DOI:10.1186/s13195-015-0139-9

  [6]Chung W, Allen N J, Eroglu C, et al. Astrocytes Control Synapse Formation, Function, and Elimination[J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2015, 7(9).DOI:10.1101/cshperspect.a020370

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  本文作者 | 王雪宁

  呼噜噜~

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