伽马波神经振荡是一种高频波，存在于大脑很多区域,如嗅球、前额叶皮层、海马和运动皮层等部位，是神经网络活动的一种基本形态。本文介绍一些新近的相关研究。
神经振荡被称为神经元之间的“握手”。近来越来越多研究如何改善“握手”，以治疗或是延缓认知退化相关的疾病。
神经信号是脉冲信号，脉冲由一个神经元细胞传导到下一个，两个神经元细胞之间所会发生脉冲同步被称为“神经振荡”现象。
振荡涉及频率（单位时间内的波动变化次数）。其中，波动变化频率高的被统称为伽马波神经振荡，伽马波的范围是在30－100赫兹（也就每秒发生30－100次波动振荡）。1942年英国剑桥大学Adrian首次记录到伽马波神经振荡现象，他从刺猬（Hedgehog）身上发现。在对刺猬施加强烈的气味刺激后，他发现刺猬神经系统中出现频率约为 50 赫兹的放电活动。这种“握手”发生在两个细胞之间，也发生在脑的局部区域。嗅球（Olfactory bulb）是其中的一个发生区。
嗅球是一个神秘的区域，对神经科学家来说，该区似乎隐藏宝藏：该区的神经元有惊人的修复与再生能力。以刺猬为例子，研究人员发现刺猬每天会生长出千个嗅球神经元细胞！ （图：嗅球区接近海马，伽马波振荡可激活，增生修复干细胞） 我们的大多数神经元都是在胚胎期所产生的，而嗅球神经元是唯一我们在成年期还能不断再生神经元细胞。科学家说这种现象是跨龄存在（across life span），也就是说：它也发生在老年人。
激活伽马波神经振荡活动，可能增生嗅球区的神经干细胞。学者认为嗅球区至少有一种干细胞可以抗击老年失智的威胁。什么是干细胞？这个名称泛指的一类特别的细胞。人体大部分细胞都有固定形态（如：神经细胞如树枝状，红血细胞如球状）与特定功能（传递神经电信号，传递营养与氧），但有一类细胞不但能复制自己，还能分化成不同种类的成熟细胞。这类细胞叫就干细胞。能自我分化成神经元细胞的干细胞，叫神经干细胞。 德国研究人员发现嗅球区能不断生成一种名为GABA能中间元的干细胞，这种干细胞能转移到受损的大脑组织中，从而使受损大脑得到修复。研究人员称，如果诱导嗅球区的伽马波神经振荡，启动GABA能中间元干细胞的修复能力，将有助于找到医治AD的新方法［1］除了嗅球区外，伽马波神经振荡状态也存在大脑的其它区域,如前额叶皮层、海马和运动皮层等部位。 这些区域与功能有关，以下介绍伽马波振荡与认知功能的关联。
什么是选择性注意？它是一种重要的认知能力，指的是大脑过滤环境噪音，找到关键信息并赋予注意力的能力。如果这种能力低下，人可能会出现下列事例。例一：在一个陌生的地铁站下车，找不到地铁出口（墙上有标示）。例二：打开购物网站，找不到购物车标（无法过滤屏幕页面上的“噪音”）
例三：站在超市商品架前，找不到自己要买的品牌（其实它就在眼前）。 选择性注意力会在老年期出现下降，这可能是跟老年人的生理改变有关。选择性注意力主要由大脑前额叶所控制，该区是大脑中最早老化的区域。对比年轻人，老年人的脑发生什么变化？萎缩变小、血灌注减少、神经连结效率下降、化学改变（神经递质减少）、与信号效率问题（髓鞘变化）。 当我们专注时（例如在一个陌生而拥挤的地铁站中寻找出口），伽马神经振荡是怎么“参与”的？学者认为是透过改善“匹配效率”。 对比低频振荡，高频的伽马波振荡有更高的匹配效率，也就是当目标物（例如：出口告示牌）出现时，更容易被我们的认知所匹配[2]。 
记忆任务分为两个阶段：一个是编码，另一个是召回。伽马波神经振荡与这两个阶段都密切相关。首先，在编码阶段，伽马波的同步振荡增加，这主要在海马区与内嗅皮层。在一个实验中，大学生参与单词记忆测试，研究人员记录他们在记忆单词（编码）的脑电数据，结果显示：相比于失败召回的事例，成功召回的都归因于编码时所伴随的海马区与内嗅皮层的伽马波神经振荡［3］。记忆可分成长期记忆与工作记忆（也称“短期记忆”），以下事例帮助您理解区别。 长期记忆困难： - 例一：原本读过的小说，现在却记不得故事情节与结局；
- 例二：门口站着一位年轻人，却记不得他是上周已经来过（并且自我介绍过）；
- 例一：你记不住护士的指示：“去一楼缴费、然后到底下一楼做化验、四楼做CT，下周二下午挂专家号回诊”。
- 例二：你短信收到6位数的激活码，你刷屏返回到手机程序上输入，但做到一半就想不起来其余数字。
一个研究发现：给受测试人员看图片，并且侦测EEG信号。结果显示：未被记住的图片相比，被记住的图片引导出更强的伽马波同步。另外，也早有研究表明：在图片刺激条件下引发的伽马波活动，所侦测出的老年失智患者的活动都明显低于常人水平[4]. 综上所述，伽马神经振荡是神经元和神经元群之间的“握手”，突出发生在嗅球与其它脑区。良好的握手与多种认知功能有关，其中包含：选择性注意、记忆编码、记忆召回。
目前在临床上常用的AD药物有两类：一是胆碱酯酶抑制剂（安理申多奈哌齐）；另一类是NMDA受体拮抗剂。 在目前药物治疗缺乏新方案的背景下，不少患者与医生都希望有更多途径，尤其是安全性高的新方法。神经振荡研究是一条不错的途径，基本上它是一种神经动力学的应用；也就是将大脑看作一个动力系统，透过这种角度，来解决迄今为止复杂纠结的AD疾病干预挑战（预防或治疗）。如果继续探讨，或许未来可收获重大突破。现有两类设备可激活大脑的伽马波神经振荡活动，以下介绍它们。
tDCS指的是经颅直流电刺激(transcranial direct current stimulation）。它是通过微弱电流（1-2mA）来刺激大脑，以诱导发生伽马波振荡。
从脑电图EEG来看，比起正常人，AD患者的脑中有更多的慢波活动，更少伽马波活动。而tDCS能诱导产生。 (tDCS经颅直流电刺激) 相关的规范和临床研究表明，tDCS可能是一种有用的辅助临床的治疗工具。在一项研究中，与安慰剂刺激相比，接受tDCS的人的注意力和工作记忆有明显改善。另外，它还能改善患者的精神行为症状。
MIT（美国麻省理工学院）的蔡教授与团队使用NIR近红外光诱导伽玛波振荡，研究显示：这个方法能够有效清除脑中的AD生理标志物，并且改善认知症状。NIR是近红外光（near infrared），是一种特殊波段的光。
近红外光能够穿透头颅：近红外是指波长780奈米以上的光，是人眼看不到的，但是它们能穿透皮肤与头颅，一些研究显示NIR近红外光可以达到颅内5cm。 蔡教授与团队对AD老鼠照射NIR波段的光，每秒瞬间闪射40次（40赫兹），可以诱导老鼠脑中产生伽玛波的神经振荡。蔡教授的研究显示：保持一段时间的伽马波神经振荡活动，可清除老鼠脑中的毒性蛋白，也可抑制过度活跃的小胶质细胞。什么是小胶质细胞：是中枢神经系统的主要免疫防线。正常生理状态下，处于静息状态，一旦神经出现变化（感染、缺血），它就被激活，对“毒性斑块”进行吞噬攻击。有些学者认为是过度活跃的小胶质细胞，是导致退行性神经疾病的因素。  （MIT的方案，Nature 2016年） 线粒体与NIR光：线粒体是神经细胞的细胞核中的一部分，它是细胞的“发动机”，是能量供应中心。NIR光能够激活线粒体，提高细胞的能量供应。具体的说，光的作用是施加在线粒体中的一种酶之上。线粒体中的感光酶：线粒体中有一种酶（细胞色素c氧化酶）对光有很强的吸收性。它一旦接收光粒子，会触发一连串的电子转移，其结果是导致ATP能量分子的合成水平提升。ATP能量分子是神经细胞的能量源。特定波长与频率：上述的感光酶与NIR光之间存在一种反应公式关系。研究显示：在特定（波长、频率）的光照之下，酶的活性才能被最大化激活。    （TED视频：科学家演示红光可以穿透颅骨，医疗应用的场景很多）
NIR近红外光受到重视 除了MIT之外，一些著名的医疗单位也在关注NIR在AD临床上的应用。 2016 年国际 AD 研究学会的学术会议上，哈佛大学科研团队发表了 NIR 治疗 AD 的小规模临床试验结果，在部分亚组病人中取得了提高认知功能（MMSE 得分）的疗效。2017 年 Jason H Huang 等人发表了 NIR 治疗 AD 的小规模临床试验结果具有临床价值和指导意义，多项指标显示患者的认知功能得到了提高。  2017年波士顿退伍军人医院（Boston VA Hospital）发表5名接受NIR治疗的患者病例报告（平均年龄77岁，确诊AD已经达3.2年），他们的简易精神状态评分（MMSE）为17.4分（满分30, 在22－24分以下疑似痴呆），他们的AD评估量表认知评分（ADAS-cog）为35.47（分数越高越差，正常人是15.5分以下，最差可达75分）［5］。认在12周的NIR治疗后，他们的认知改善显著（ADAS-cog降低6.7；MMSE提高2.6），另外他们的情绪行为与自主能力也出现明显改善。参与研究的，也是光疗领域的著名医生玛格丽特－奈撒（Margaret Naser）教授报道出她的观察：更多正面情绪表现（微笑、目光正视），更愿意与人互动交流（记得观察员的名字、说英文），更良好的精神状态（身躯直、步态改善）、自主生活能力（尿失禁次数减少、自己穿衣）获得改善。 （观察员报告：12周后，病人的精神行为、与自主生活能力获得改善） 今（2019）年，UCSF（加州大学旧金山分校）的Chao与团队发表NIR治疗AD的小规模临床试验结果：在12周的NIR治疗后，认知功能获得改善（MMSE与ADAS-cog)；获益是延续性的，在停止NIR后3个月，前述的认知评分改善现象仍然存在［6］。 较差的脑血流(CBF)与脑葡萄糖代谢率(CMRglc)是AD患者的经典表现，胆碱酯酶抑制剂（如安理申）药物治疗能够改善CBF与CMRglc水平。根据Chao的研究，12周的NIR治疗能够改善脑的DMN网络的CBF与CMRglc水平，其效果或可叠加在药物效果之上。 什么是DMN网络？是全名是默认模式网络（default mode network），DMN网络可能与清除毒性蛋白有关。DMN是脑中的几特定部位，它们的共同特色是：在静息状态下，脑中大部分部位的神经活动降低，唯独这些部位活跃。众多退行性神经疾病疑似与DMN网络功能异常，AD也在其中。 中国国内的进展
在国内，NIR治疗AD也开始受到重视。上海交通大学的团队从 2015年就进行NIR光疗研究，其研究显示：1、NIR生物光明显减少了 AD 小鼠脑皮层的β- 淀粉样蛋白斑块；2、通过水迷宫行为学实验，验证了经过治疗后的阿尔茨海默病小鼠认知功能得以改善。 人体的临床试验在华山医院开展。根据毛颖教授的报告（2019年3Q），结果令人满意，在光照激活伽马神经活动几周后，AD患者的认知（ADAS-Cog 与MMSE）与生活能力（ADL）都出现改善，而且改善是可持续的［7］。 （图：华山医院副院长毛颖教授）参考文献： 1－Nature Neuroscience：嗅球中神经干细胞可修复大脑损伤（生物谷） Nature Neuroscience 12, 1524 - 1533 (2009) 1 November 2009 | doi:10.1038/nn.2416 2－Gruber T, Muller MM, Keil A, et al. Selective visual-spatial attention alters induced gamma band responses in the human EEG. Clin Neurophysiol, 1999,110(12):2074-85 3－Fell J, Klaver P, Lehnertz K, et al. Human memory formation is accompanied by rhinal-hippocampal coupling and decoupling. Nat Neurosci, 2001,4(12):1259-64 4－Stam CJ, van CvWAM, Pijnenburg YA, et al. Generalized synchronization of MEG recordings in Alzheimer's Disease: evidence for involvement of the gamma band. J Clin Neurophysiol, 2002,19(6):562-74 5－Saltmarche A & Naeser M, Significant Improvement in Cognition in Mild to Moderately Severe Dementia Cases Treated with Transcranial Plus Intranasal Photobiomodulation: Case Series Report, Photomedicine and Laser Surgery, Volume 35, 2017 6－Chao, L, et al, Effect of Home Photobiomodulation Treatments on Cognitive and Behavioral Function, Photomedicine and Laser Surgery, Vol XX, 201 7－香园：阿尔茨海默病物理治疗临床研究进展http://neuro.dxy.cn/article/6188092019
《黄手环行动》是中国最大的老年失智的家人社区，请加入我们的行动，一起向阿尔茨海默病挑战。
|
