伽马节律刺激可以治疗神经系统疾病的证据正在出现

麻省理工学院2016年底发表在《自然》杂志上的一项令人惊讶的研究有助于激发人们对以特定伽马波段脑节律频率闪烁的光可能对阿尔茨海默病患者产生有意义的治疗效果的可能性的兴趣。在《内科医学杂志》（Journal of Internal Medicine）的一篇新评论论文中，领导这些研究的实验室评估了自那时以来全球越来越多的科学家在数十项临床和实验室台式研究中的发现。

脑节律（也称为脑“波”或“振荡”）源于脑细胞和回路的同步网络活动，因为它们协调以实现感知或认知等大脑功能。低范围的伽马频率节律，即每秒约40个周期或赫兹（Hz），对记忆过程尤为重要，麻省理工学院的研究表明，它们也与细胞和分子水平的特定变化有关。2016年的研究以及此后的许多其他研究已经产生了证据，最初是在动物身上，最近在人类身上，各种非侵入性手段来增强40Hz伽马节律的功率和同步性有助于减少阿尔茨海默氏症的病理学及其后果。

“从2016年开始的小鼠光遗传学和视觉刺激已经扩展到多种刺激范式，广泛的人体临床研究，并取得了有希望的结果，并且正在缩小这种现象背后的机制，”作者写道，包括Picower学习与记忆研究所和麻省理工学院脑与认知科学系的Picower教授Li-Huei Tsai。

尽管研究和方法的数量有所增加，并且数据通常表明有益的临床效果，但该文章的作者也明确警告说，临床证据仍然是初步的，旨在辨别该方法如何工作的动物研究具有指导意义，但不是确定的。

“对这些干预措施的临床潜力的研究仍处于起步阶段，”由麻省理工学院博士后Cristina Blanco-Duque领导的研究人员在介绍该评论时写道。“伽马刺激对阿尔茨海默病有益作用的确切机制尚未完全阐明，但临床前研究提供了相关的见解。

初步有前途

作者列出并总结了过去几年发表的16项临床研究的结果。这些采用伽马频率感觉刺激（例如，暴露于光、声音、触觉振动或两者的结合）;经颅交流电刺激 （tACS），其中通过头皮电极刺激大脑区域;或经颅磁刺激 （TMS），其中使用磁场在大脑区域感应电流。这些研究的样本量、设计、持续时间和评估的效果也各不相同。一些使用光的感官研究已经测试了不同的颜色和不同的精确频率。虽然一些研究表明，感觉刺激似乎会影响大脑中的多个区域，但 tACS 和 TMS 更侧重于区域（尽管这些大脑区域仍然与其他区域连接和相互作用）。

作者写道，鉴于这些差异，临床研究提供了不均匀但令人鼓舞的证据。在涉及阿尔茨海默病患者的临床研究中，感觉刺激已被证明是安全且耐受性良好的。多项感官研究测量了伽马功率和大脑网络连接的增加。感官研究还报告了记忆和/或认知以及睡眠的改善。有些已经产生了明显的生理益处，例如在一种情况下减少脑萎缩，在另一种情况下改变免疫系统活动。到目前为止，感官研究尚未显示阿尔茨海默氏症标志性蛋白淀粉样蛋白或tau蛋白的减少。

迄今为止，使用 tACS 刺激 40Hz 节律的临床研究（样本量从仅 1 个到多达 60 个不等）数量最多，许多研究都显示出类似的益处。大多数报告对认知、执行功能和/或记忆（有时取决于受刺激的大脑区域）有益，有些评估认为即使在治疗结束后，益处仍然存在。一些研究显示对tau蛋白和淀粉样蛋白、血流、神经调节化学活性或免疫活性的测量有影响。最后，一项使用 TMS 对 37 名患者进行的 40Hz 刺激临床研究发现认知能力得到改善，预防脑萎缩，并增加大脑连接性。

“毫无疑问，伽马刺激最重要的测试是它是否对患者安全有益，”作者写道。“到目前为止，几项关于感觉伽马刺激的小型试验结果表明，它是安全的，可以引起有节奏的脑电图大脑反应，并且有关于AD（阿尔茨海默病）症状和病理学的有希望的迹象。同样，关于经颅刺激的研究报告称，即使在治疗结束之后，也有可能有益于记忆和整体认知功能。

研究潜在机制

与此同时，还有数十项研究显示对小鼠有显着的好处，包括淀粉样蛋白和tau蛋白的减少、脑组织的保存和记忆力的改善。但动物研究也为研究人员提供了一个窗口，让他们了解伽马刺激可能产生这些影响的细胞和分子机制。

在麻省理工学院 2016 年和 2019 年的原始研究之前，研究人员尚未将脑细胞的分子变化归因于脑节律的变化，但这些和其他研究表明，它们不仅影响神经元的分子状态，还影响大脑的小胶质细胞免疫细胞，星形胶质细胞在调节循环中起关键作用。 事实上，还有大脑的脉管系统。Tsai实验室现在的一个假设是，感觉伽马刺激可能通过增加脑液的循环活动来促进淀粉样蛋白和tau蛋白的清除。

伽马刺激的一个激烈争论的方面是它如何影响神经元的电活动，以及它的普遍性。然而，研究表明，抑制性“中间神经元”尤其受到影响，这为伽马活性增加及其生理效应如何传播提供了线索。

“该领域已经产生了关于伽马刺激如何在细胞和分子水平上转化为有益影响的诱人线索，”作者写道。

Gamma 向前发展

由于作者明确表示需要更明确的临床研究，他们指出，目前，目前有15项新的伽马刺激临床研究正在进行中。其中包括Cognito Therapeutics公司的一项3期临床试验，该公司已获得麻省理工学院的技术许可。该研究计划招募数百名参与者。

与此同时，一些最近或新的临床和临床前研究已经开始研究伽马刺激是否适用于阿尔茨海默氏症以外的神经系统疾病，包括中风或唐氏综合症。例如，在小鼠模型的实验中，麻省理工学院的一个研究小组一直在测试伽马刺激在帮助化疗或“化疗脑”的认知影响方面的潜力。

“需要更大规模的临床研究来确定伽马刺激的长期益处，”作者总结道。“在动物模型中，重点应该放在描述伽马刺激的机制上，并进一步证明伽马刺激可能具有的其他应用的原理研究。

除了蔡崇信和布兰科-杜克之外，该论文的其他作者还有黛安·陈（Diane Chan）、马丁·卡恩（Martin Kahn）和米奇·默多克（Mitch Murdock）。