J Neurosci:闪烁光为何能对抗老年痴呆?原来是触发大脑中信号化学物质释放

2020-02-07 不详 生物探索

早在2016年就有研究发现,在患有阿尔茨海默症的小鼠中,40 Hz的闪烁光会激活小胶质细胞清除垃圾,从而提供了一种操纵神经免疫系统的新方法,然而这其中的生化信号转导机制仍然未知。佐治亚理工学院Annabelle Singer实验室的研究人员近日在《The Journal of Neuroscience》杂志上发文,揭示了这种闪烁光是如何工作的。他们通过小鼠实验发现,暴露于40Hz的光脉冲下,大脑会

早在2016年就有研究发现,在患有阿尔茨海默症的小鼠中,40 Hz的闪烁光会激活小胶质细胞清除垃圾,从而提供了一种操纵神经免疫系统的新方法,然而这其中的生化信号转导机制仍然未知。佐治亚理工学院Annabelle Singer实验室的研究人员近日在《The Journal of Neuroscience》杂志上发文,揭示了这种闪烁光是如何工作的。他们通过小鼠实验发现,暴露于40Hz的光脉冲下,大脑会释放出大量的信号化学物质,可能有助于对抗疾病。


DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1511-19.2019

40 Hz的频率源于对阿尔茨海默症患者大脑早期缺乏伽马波的观察。伽马波是一种温和、持续的脑电波,就像神经元活动的舞蹈节拍,它最常见的频率是40 Hz左右,使小鼠暴露在这种频率的灯光下可以恢复伽马射线,并且还可以防止重度阿尔茨海默氏症对大脑的损害。

在这项研究中,研究人员利用多重免疫测定法,寻找将闪烁与小鼠的小胶质细胞和其他免疫激活联系起来的大脑化学物质,并暴露了20种细胞因子的激增,发现40Hz的灯光闪烁快速且短暂地刺激了小鼠视觉皮层NFκB通路内的磷酸信号传导。NFκB磷酸信号传递之后,MAPK通路中的磷酸信号传递增加,多种细胞因子的表达增加,这些细胞因子参与小胶质细胞的募集(如M-CSF)、神经营养特性(如IL-6)和突触可塑性(如IL-1)。


40Hz闪烁1小时,视觉皮层细胞因子表达增加

作为对照,研究人员还施加了三种额外的光刺激,令他们惊讶的是,这三种刺激对细胞因子都有一定的影响。特别在20 Hz时,细胞因子水平下降,这在某些想要抑制细胞因子的情况下,也可能有用。许多神经系统疾病都与免疫反应有关,比如帕金森症或精神分裂症,所以不同种类的刺激可能会成为不同情境下的工具平台。于是,研究小组警告人们不要自行使用光疗法,因为需要更多的数据来彻底确定光疗法对人类的影响,而错误的频率甚至可能造成损害。


研究人员展示可以播放40 Hz光声的实验面罩和耳机,目前正在进行人体测试。
图片来源:Georgia Tech / Allison Carter

这项在小鼠身上取得的研究成果,为人体试验提供了信息。研究人员已经制作出播放40 Hz光声的实验面罩和耳机,进行人体测试,作为一种可能的阿尔茨海默症治疗方法,测试的结果将在后续的研究中发表。

原始出处:

Kristie M. Garza, Lu Zhang, Ben Borron, et.al. Gamma Visual Stimulation Induces a Neuroimmune Signaling Profile Distinct from Acute Neuroinflammation. Journal of Neuroscience 5 February 2020, 40 (6) 1211-1225

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