40Hz光刺激治疗阿尔兹海默症的神奇作用被质疑，有效还是无效？

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease，AD）是一种主要发生于老年人的神经退行性疾病，其病因和发病机制尚不明确，该病是痴呆的最常见病因。AD患者的一个重要特征就是大脑γ波放电频率出现混乱。近年来有研究指出通过40Hz的感官刺激（声音、可见光等）可以改善AD患者大脑γ波的不正常活动，从而改善患者的临床症状。

MIT 蔡立慧教授

来自麻省理工学院（MIT）大脑与认知科学系蔡立慧教授的团队研究发现，40Hz的光刺激可以急剧减少小鼠大脑里的β淀粉样蛋白。

2016年12月，蔡立慧教授团队在Nature上发表了题为：Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia 的研究论文，揭示了“40Hz光刺激”能够刺激阿尔兹海默症小鼠的γ脑电波频率发生，减少大脑中的β淀粉样蛋白，改善小胶质细胞的功能。

2019年3月，蔡立慧教授团队在Cell上发表Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer’s-Associated Pathology and Improves Cognition 的研究论文。研究发现， 40Hz的光刺激与声音刺激可以减少β淀粉样蛋白以及Tau蛋白的堆积，有效地改善阿尔兹海默病小鼠的认知能力。

2019年5月，蔡立慧教授团队在Neuron上发表的Gamma Entrainment Binds Higher-Order Brain Regions and Offers Neuroprotection 研究显示，让阿尔茨海默病小鼠长时间暴露在40Hz光刺激下，神经细胞和突触的功能不仅得到了有效改善，而且对神经小胶质细胞的“免疫吞噬”功能有显著促进作用，从而提升小鼠的认知能力。

以上研究都提示40Hz的感官刺激也许是AD的潜在治疗手段。

另外，蔡立慧教授联合创立的Cognito Therapeutics公司针对阿尔茨海默症的40Hz光照疗法已经完成了临床2期试验，其产品也获颁FDA的突破性创新产品称号。

国内也有企业跟这个方向继续探索。前段时间，数丹医疗（杭州数丹医疗科技有限公司）发布其探索性临床试验结果，在全球首次证实40Hz声光干预有望预防健康群体脑部功能性连接变异，增强记忆功能并改善睡眠质量，从而实现对包括轻度认知损伤和阿尔茨海默病在内的认知障碍疾病的预防和早期干预。

但是一项来自美国纽约大学的研究提出了不同的观点，让大家对40Hz光刺激的神奇作用需要重新评估。

近期，纽约大学György Buzsáki教授团队在Nature Neuroscience 上发表了题为Forty-hertz light stimulation does not entrain native gamma oscillations in Alzheimer's disease model mice的文章。此团队研究发现40 Hz的光刺激不引起阿尔茨海默病（AD）小鼠大脑Aβ 40/42沉积水平的降低以及小胶质细胞的形态改变，大脑新皮层与海马体内的γ波也不会被改变。此外，研究团队表示40Hz的光刺激并不能改变脑部深层的结构活动。

在此研究中，研究团队采用APP/PS1 和5xFAD两种AD模型的小鼠为研究对象，探究急性或慢性的40Hz光刺激是否会诱发小鼠大脑γ波的放电，以及是否会抑制β淀粉样蛋白的产生。研究团队从体内研究、体外研究以及动物行为研究等方面对以上假设进行了研究。

一、40 Hz光刺激对体外Aβ的沉积水平以及小胶质细胞的形态不产生影响

为探究急性40 Hz光刺激对AD模型鼠Aβ沉积与胶质细胞形态的影响，作者引入APP/PS1与5xFAD的AD小鼠，给予其1小时的40 Hz光刺激。他们发现，接受光疗的AD模型小鼠的大脑皮层、视觉皮层（V1）、海马内Aβ斑块面积、胶质细胞形态与对照组小鼠相比没有统计学差异（图1）。

图1. 急性40 Hz光刺激不影响Aβ沉积与胶质细胞形态

接下来，为了防止因为急性刺激导致的结果不稳定性，他们探究慢性40 Hz光刺激的疗效。研究团队给予AD模型鼠每天1小时，连续7天的40 Hz光刺激。他们发现接受光疗的AD小鼠除了在V1区的Aβ 42有变化差异外，其余与对照组相比在大脑中并没有显著性变化（图2）。

图2. 慢性40 Hz光刺激不影响Aβ沉积与胶质细胞形态

二、40 Hz光刺激对体内的Aβ沉积与胶质细胞形态不产生影响

为进一步探究40 Hz光刺激的影响，作者在小鼠腹腔注射methoxy-X04，采用双光子显微镜观察Aβ负荷和小胶质细胞形态，。他们发现，40 Hz光刺激对Aβ沉积与小胶质细胞形态不产生改变（图3）。

图3. Aβ沉积和小胶质细胞形态在体内的变化情况

综上所述，通过体内实验与体外实验，结果显示不论是急性光刺激还是慢性光刺激均不对AD模型小鼠的Aβ沉积与小胶质细胞形态产生影响。

三、40 Hz光刺激不能改善大脑的γ波

接下来，此团队研究了40Hz光刺激是否能诱发大脑V1区、EC区和CA1区的γ波活动。多点硅探针记录显示，给予AD小鼠30分钟的40 Hz光刺激不影响V1区、EC区和CA1区的γ波活动，不过在V1区的narrow band引起一个反应应答（图4），表明40 Hz光刺激很难能诱发大脑V1区、EC区和CA1区的γ波活动。

图4. 40Hz的光刺激并不能改变V1区的γ波

四、40 Hz光刺激会引起小鼠的厌恶与回避行为

研究团队对AD小鼠的行为学进行评估。他们在小鼠的活动空间中，一侧给予40 Hz光刺激，另一侧给予相同光强的持续性光照。他们发现，小鼠更喜欢待在持续性发光的地方（图5）。由此，他们提出小鼠可以区分出40 Hz光刺激与连续光刺激，并且对40Hz的光刺激会产生厌恶与回避行为。

图5. 40Hz光刺激对AD小鼠的行为学评价

结论

作者表示对于40Hz的感官刺激（不论是急性还是慢性）并不能对AD的病理进程产生持续有效的影响，能否对机体带来有益的改善还需要进一步的探索。此项研究提示，通过40Hz的光刺激来诱发大脑γ波并不是减少AD病理表现的可能机制，未来还需要寻找新的替代机制。

此研究可以说对以往通过40Hz感官刺激来改善AD的情况提出了一个全新的看法，值得大家回味。不知道其他感官刺激的相关研究又会有怎样令人期待的结果，我们拭目以待。

科学实验的结果，通常需要很多实验室的验证才能写进教科书。我们需要保持严谨的科学态度对待任何实验室的研究成果。相信，全球很多实验室都会陆续开40Hz光刺激的验证实验，“让子弹再飞一会儿”。

参考文献：

1. Iaccarino HF, Singer AC, Martorell AJ, Rudenko A, Gao F, Gillingham TZ, Mathys H, Seo J, Kritskiy O, Abdurrob F, Adaikkan C, Canter RG, Rueda R, Brown EN, Boyden ES, Tsai LH. Gamma frequency entrainment attenuates amyloid load and modifies microglia. Nature. 2016 Dec 7;540(7632):230-235.

2. Martorell AJ, Paulson AL, Suk HJ, Abdurrob F, Drummond GT, Guan W, Young JZ, Kim DN, Kritskiy O, Barker SJ, Mangena V, Prince SM, Brown EN, Chung K, Boyden ES, Singer AC, Tsai LH. Multi-sensory Gamma Stimulation Ameliorates Alzheimer's-Associated Pathology and Improves Cognition. Cell. 2019 Apr 4;177(2):256-271.e22.

3. Adaikkan C, Middleton SJ, Marco A, Pao PC, Mathys H, Kim DN, Gao F, Young JZ, Suk HJ, Boyden ES, McHugh TJ, Tsai LH. Gamma Entrainment Binds Higher-Order Brain Regions and Offers Neuroprotection. Neuron. 2019 Jun 5;102(5):929-943.e8.

4. Soula M, Martín-Ávila A, Zhang Y, Dhingra A, Nitzan N, Sadowski MJ, Gan WB, Buzsáki G. Forty-hertz light stimulation does not entrain native gamma oscillations in Alzheimer's disease model mice. Nat Neurosci. 2023 Mar 6.

编译作者：Leo（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）