NeuroImage:经颅振动刺激可改善脑类淋巴的清除功能 为AD和精神疾病治疗提供新思路

2025-02-11 神外前沿 神外前沿 发表于威斯康星

40 赫兹的经颅振动刺激显著提高了全脑各叶的低频振幅(ALFF),并且特别增加了额叶和顶叶的分数低频振幅(fALFF)。这一点值得注意,因为已有研究报道,阿尔茨海默病(AD)和精神疾病患者的 ALFF

神经影像学领域的国际知名学术期刊NeuroImage杂志(影响因子4.7,JCR分区Q1,中科院2区)上线了来自上海交通大学生物医学工程学院、上海交通大学医学院附属瑞金医院神经内科、新乡医学院第一附属医院神经外科、华盛顿大学医学院神经外科等团队共同完成的关于经颅振动刺激可改善脑类淋巴清除功能的报道。

本项研究发现,40 赫兹经颅振动刺激(TVS)显著增强了自发性脑活动——促进了全脑活动与脑脊液的同步,表明淋巴清除功能得到了改善。‍

研究结果表明,40 赫兹的经颅振动刺激显著提高了全脑各叶的低频振幅(ALFF),并且特别增加了额叶和顶叶的分数低频振幅(fALFF)。这一点值得注意,因为已有研究报道,阿尔茨海默病(AD)和精神疾病患者的 ALFF 和 fALFF 会显著降低。

图 1.测量振动对自发脑活动和 gBOLD-CSF 耦合影响的实验装置及流程。(A)使用了定制的电磁头部振动执行器,由执行器线圈、传动杆和振动板组成,用于向大脑传递振动。振动板上装有柔软的海绵垫,以确保扫描过程中参与者的舒适度。执行器置于头部下方,产生的振动平行于冠状面,从而对大脑施加剪切振动刺激。(B)成像方案包含四个步骤。首先,在无振动的情况下获取结构图像(T1W)和静息态功能磁共振成像(rs-fMRI,Block A)。随后,施加 5 分钟的 40 赫兹 TVS,振动结束后立即使用相同的 rs-fMRI 序列测量自发脑活动和 gBOLD-CSF 耦合(Block B)。(C)30 赫兹和 50 赫兹 TVS 的成像方案与 40 赫兹 TVS 相同。(D)还进行了 40 赫兹 HVS 对照实验,其振动持续时间和强度与 40 赫兹 TVS 相匹配。

目前,非侵入性脑刺激如电刺激、磁刺激和超声刺激等传统刺激方法已得到深入研究,但对于机械刺激却知之甚少。

本项研究采用定制的头部驱动器对人脑施加 40 赫兹的经颅振动刺激(TVS)。在 5 分钟 TVS 治疗前后进行功能性磁共振成像(fMRI),以探究低频振幅(ALFF)和分数低频振幅(fALFF)的变化以及全脑活动与脑脊液(CSF)流动的耦合情况,后者与脑淋巴清除功能相关。研究发现,在低频振幅(ALFF)和分数低频振幅(fALFF)这两项指标上均观察到了显著提升,这表明 40 赫兹的经颅振动刺激(TVS)有效地增强了大脑自发活动。此外,40 赫兹的 TVS 还促进了全脑活动与脑脊液(CSF)的同步性,这表明其改善了类淋巴清除过程,而 30 赫兹或 50 赫兹的 TVS 则未产生这种效果。

研究发现,在施加 40 赫兹的全身振动刺激后,大脑活动以及脑血氧水平依赖信号(gBOLD)与脑脊液之间的耦合发生了显著变化,这突显了机械振动作为一种调节技术的潜力。观察到的 40 赫兹全身振动刺激对脑脊液淋巴系统功能的改善,很可能是由于对神经元施加的机械力激活了机械敏感离子通道(例如 Piezo 1)。这种激活可能会触发动作电位,从而调节大脑活动。

论文/引用信息:

Kong L, Jin W, Jiang Y, Yan F, Liu J, Leuthardt EC, Yang GZ, Feng Y. Transcranial Vibration Stimulation at 40 Hz Induced Neural Activity and Promoted the Coupling of Global Brain Activity and Cerebrospinal Fluid Flow. Neuroimage. 2025 Feb 5:121074. doi: 10.1016/j.neuroimage.2025.121074. Epub ahead of print. PMID: 39920982.

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