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人不再老死!電刺激或可使衰老大腦“重返青春”

2019-04-11 15:51:44來源:新浪科技編輯:發財貓 我要投稿 瀏覽:

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新浪科技訊 北京時間4月10日消息,據國外媒體報道,一項新研究顯示,短暫的腦部電刺激或可逆轉老年人大腦中由衰老造成的一部分影響。

該技術尚未準備好進行實驗之外的應用,作用時效也尚不清楚。但研究作者們表示,他們希望自己的研究發現能夠為后續研究奠定基礎,改善健康成年人和阿爾茨海默癥及其它癡呆類疾病患者的認知能力。

“這些發現非常重要,因為它們不僅讓我們對年齡相關的工作記憶退化的大腦基礎有了全新的了解,還說明由年齡引發的負面變化并非不可逆轉。”該研究主要作者、波士頓大學神經科學家羅伯特·瑞因哈特(Robert Reinhart)指出。

這些研究結果于4月8日發表在期刊《自然神經科學》上。

工作記憶

瑞因哈特和該研究的共同作者、博士生約翰·阮(John Nguyen)將此次研究重點放在認知功能中的“工作記憶”上。瑞因哈特稱,工作記憶就像大腦的速寫本一樣。它讓人們能在短短幾秒的時間里積極保留并使用相關信息,幫助人們開展各種各樣的重要任務,如進行心算、閱讀、聊天等等。據瑞因哈特介紹,已有研究顯示,工作記憶是智力的關鍵部分之一。

但在長大成人后,工作記憶也會逐漸衰退。這種衰退過程并不明顯,但日積月累的影響很大。平均而言,老人在開展使用工作記憶的任務時表現明顯差于年輕人。瑞因哈特和阮試圖找出這一現象的原因,看看能否改變這一變化軌跡。

研究人員招募了42名20至29歲的受試者,以及42名60至76歲的受試者,讓他們完成一項工作記憶任務,同時用腦電波圖監控他們的腦部活動。這項任務是簡單的“找不同”游戲:屏幕上會接連出現兩張非常相似的圖片,受試者需要找出第二張圖片的不同之處。所有受試者都很健康,未診斷出癡呆癥或其它認知問題。

在部分測試中,受試者在開展任務的同時,大腦還會受到輕微的經顱交感刺激(一種非侵入式的電刺激方法)。利用裝在受試者顱骨上的電極,研究人員向前額葉和顳葉腦區發射了脈沖電刺激。科學家認為,這兩處腦區對工作記憶而言非常重要。

大腦助推

該實驗為雙盲實驗,因此受試者和研究人員都不知道誰會受到大腦刺激。除了剛開始時頭骨上稍微有點刺痛感外,人們幾乎感受不到這種刺激。(為“蒙騙”受試者們,研究人員會通過電極發送30秒光電電流,模仿這種刺激感。)受試者需接受一次“假”刺激、一次“真”刺激,且兩次測試選在不同的日子進行,時長均為25分鐘。

在受到任何刺激之前,老年人的工作記憶任務完成質量要低于年輕人。年輕人的平均準確率約為90%,得分從80大幾到近100分不等。而老年人的平均準確率僅為80%,得分從70大幾到85不等。

但腦部刺激縮小了這一差距。刺激開始不到12分鐘,老年人的表現就追上了年輕人群體。這一效果維持了實驗全程,刺激停止后50分鐘,實驗才停止。

“我們并未觀察到這種效果下降到原始狀態、甚至有降到原始狀態以下的趨勢。”瑞因哈特表示。研究人員并未開展實驗、觀察這些效果持續了多長時間,但其它腦刺激研究的結果顯示,這些效果可以持續數小時。

在另外49名老年人和年輕人身上開展的后續實驗中,研究人員還測試了腦刺激對工作記憶得分最低的年輕人的影響。結果發現,這些年輕人的工作記憶也大大提升。

“我認為就連正常、健康的認知能力也有可能通過這種方法得到提高,年輕人也不例外。”瑞因哈特說道。

腦區同步

德國哥廷根大學醫學中心的臨床神經生理學家沃爾特·保魯斯(Walter Paulus)和佐特·徒利(Zsolt Turi)指出,這項研究給人留下了深刻印象。研究人員還在后續受試者身上檢驗了自己的研究發現,進一步增強了該研究結論的可信度。

不過保魯斯指出,要做的工作還有很多。已經有一些公司在出售通過顱骨刺激大腦的設備。但正如瑞因哈特和阮的研究顯示的那樣,腦刺激應當因人而異。研究人員此前做了大量準備工作,確保電極的安放方式正確,能夠向大腦發出正確刺激、提升大腦功能。

“如果有所差池,最后要么得不到任何結果,要么得出剛好相反的結果。”保魯斯表示。

他還補充道,若開展進一步研究,該技術有希望用在患者身上。

這種刺激似乎能逆轉衰老帶來的記憶衰退,據瑞因哈特表示,主要原因有以下幾條:首先,它的作用范圍很窄,專門針對前額葉皮層和顳葉。年輕人使用工作記憶時,這兩處腦區會使各自的腦活動同步。同步越緊密(8赫茲左右的低頻率似乎是最佳水平),工作記憶就越強。

但在老人腦中,這種緊密的同步卻不復存在,也許這便是工作記憶衰退的根源。

這也引發了腦刺激的第二項關鍵特征:節律性。研究人員根據受試者的天然腦部節律、對上述腦區進行交感刺激。結果顯示,脈沖刺激使這兩處腦區重新建立起了交流。

“我們使老人大腦中不耦合、或者不相關、或同步程度較差的腦區重新同步了起來。”瑞因哈特表示。

瑞因哈特還指出,工作記憶任務得分較低的年輕人的這兩處腦區同步程度也較差。

瑞因哈特稱,此次新發現只是一個起步點。研究團隊已經開始將研究推進到疾病和障礙癥領域。研究人員已經發現了相關證據,顯示有更多癡呆癥狀(但尚未完全癡呆)的老年人大腦中與工作記憶和長期記憶有關的腦區的同步程度更差。這可能意味著,大腦同步技術或可作為一種治療阿爾茨海默癥和其它癡呆疾病的非侵入式療法。

研究人員還發現,如果用特定節奏對大腦進行刺激,還可以破壞腦區之間的同步關系。

“這對下一步臨床研究來說意義重大,因為我們知道,有些腦部障礙癥的特征是腦區間聯系程度差,如自閉癥、精神分裂癥、阿爾茨海默癥等,但也有些障礙癥的特征則是腦區間聯系程度過高,如帕金森綜合癥、癲癇等等。”瑞因哈特表示,“我們或許能研制出一種既能促進腦區同步、提高腦區間聯系度、又能破壞同步、減少腦區間聯系度的工具,如今我們已處于起步階段。”

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