研究可能有助于改善GENUS成为阿尔茨海默氏病的治疗方法

令人惊讶的是，大脑中40Hz“伽玛”节律的增强会影响小鼠模型中的阿尔茨海默氏病的病理和症状的范围之广令人惊讶，即使是率先提出这一想法的MIT神经科学家也是如此。令人惊讶的是，事实上，他们还无法解释为什么会这样。

在三篇论文中，包括今年在《细胞与神经元》杂志上发表的两篇论文，他们证明了将小鼠暴露于40Hz的光线闪烁或声音嗡嗡声中，这种被称为“ GENUS”的使用感觉刺激进行伽马引诱的方法可以增强大脑的节奏和变化多种脑细胞类型的基因表达和活性。病理性淀粉样蛋白和tau蛋白堆积减少，与未接受GENUS的疾病模型小鼠相比，神经元及其电路连接免受变性和学习记忆力的保护明显更好。

在《神经科学趋势》上的一篇新评论文章中，领导这些努力的两名研究人员列出了为确定广泛影响如何发生必须了解的少数已知和未知数。他们津津乐道，这是一个挑战，因为答案既可以打破新的科学基础，又可以帮助他们改善GENUS如何成为人们的一种治疗或预防方法。

虽然我们知道它会影响小鼠的病理，但我们想了解如何，因为这将帮助我们了解和完善潜在的治疗方法。

首席作者Chinnakkaruppan Adaikkan，高级作者蔡力辉，皮克尔神经科学教授，皮克尔学习与记忆研究所所长的实验室博士后

自博士研究以来，Adaikkan一直对了解神经活动如何产生脑节律感兴趣。在麻省理工学院，他将这种热情引导到理解感官刺激如何能够带动振荡。

Adaikkan说：“这就是促使我每天去实验室研究这些机制的原因。” “当我们从第一只老鼠那里获得了从视觉皮层，海马和前额叶皮层记录的数据时，我们惊讶地发现视觉刺激夹带在这些大脑区域。这非常令人兴奋，但是我们还有很长的路要走去了解这是怎么发生的。”

新论文提出了这个问题以及该领域的许多其他问题。大脑对GENUS的反应是什么细胞?伽玛节律如何与非神经元细胞(如星形胶质细胞和小胶质细胞)结合?它如何传播到负责感知的大脑区域之外?增强伽玛可以在多大程度上影响认知?长期刺激会影响大脑电路连接及其变化吗?

单元角色

对神经元群如何参与电活动的相干振荡的研究产生了两种解释伽玛节律的模型。Adaikkan和Tsai写道，两者都涉及兴奋性神经元和抑制性神经元之间的相互作用，但在导致相互作用的类型上有所不同。在其工作中，Adaikkan试图剖析GENUS中特定神经元类型的作用，以及这些模式与其他伽马源(如认知任务所调用的伽马)的镜像程度如何。

GENUS影响比神经元更多。蔡的实验室发现，小胶质细胞会根据所涉及的阿尔茨海默氏症模型改变其基因表达，其物理形式，其蛋白质消耗行为以及其炎症反应。另一个研究小组的研究表明，阻断星形胶质细胞中小泡的释放可能会阻碍小鼠的伽马能，Tsai的研究小组发现，听觉GENUS募集了更多的反应性星形胶质细胞，它们更倾向于消耗病理性蛋白质。

这篇新论文提供了三个关于这种“神经胶质”细胞如何参与的假设：它们可能通过调节带电荷的离子流直接对伽马夹带做出贡献。即使它们对节律没有帮助，其离子敏感性仍可能使它们对伽玛变化做出反应;相反，它们可能会受到伽玛导致神经递质水平变化的影响。

而且，由于不同的神经胶质细胞靠近称为突触的神经元之间的电耦合，或者由于它们的活动如何由神经活动控制，也可能参与其中。

更广阔的大脑

GENUS延伸到海马，这是记忆的关键，而前额叶皮层，这是认知的关键，很可能是其保持大脑功能的一个因素。但是，对于增加的伽玛如何促进多区域通信，还是存在竞争模型。作者写道，在一个频率中，相干性可以优化交流，而在另一种模式中，一个区域的伽玛活动直接驱动下游区域的活动。他们认为，直接操纵区域间回路的新实验可以帮助解决哪个模型更好地解释了伽马夹带的影响。

最后，GENUS对脑功能和行为的影响也没有得到充分的解释。取决于刺激方法，蔡氏实验室已显示出对空间记忆的显着影响以及对其他形式的记忆的某些影响。其他研究表明，通过其他方式(例如通过小鼠的遗传或光遗传学操作或通过人类的经颅刺激)刺激脑节律也可以改善诸如工作记忆的功能。Adaikkan希望缩小这些研究与Tsai实验室的工作之间的差距：大多数研究都测量刺激过程中的认知表现，而Tsai实验室在重复刺激结束后才这样做。他说，他还想测试GENUS进行中的小鼠的表现。

蔡说：“我们的实验室很高兴能够解决这些许多假设，并看到该领域如何解决更多问题。” “ GENUS为神经科学提出了许多有趣的新问题。”

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