经颅脉冲刺激可调节3×Tg-AD小鼠模型中阿尔茨海默病的光谱特征

《Alzheimer's Research & Therapy》：Transcranial pulse stimulation modulates spectral signatures of Alzheimer’s disease in the 3×Tg-AD mouse model

　　

摘要

背景

大规模脑网络功能异常逐渐被视为阿尔茨海默病（AD）的重要特征，它有助于了解疾病机制并为针对性治疗提供可能。目前对于这种功能异常的频谱特征仍了解不足，神经调节干预如何影响并重塑这些按频率划分的网络特征也尚未得到研究。

方法

三重转基因（3×Tg-AD）小鼠在经过急性及长期经颅脉冲刺激（TPS）处理后，通过静息态功能磁共振成像来评估功能连接性、信号强度以及不同频率段的方差情况，TPS是一种低强度的单次脉冲神经调节干预手段。此外，还通过新物体识别测试来评估反复接受TPS处理或假处理后的探索行为及短期记忆能力。

结果

AD模型小鼠存在广泛的功能连接性丧失，表现为低频静息状态下的信号强度和方差降低，同时频谱能量从慢5波段（0.01–0.027 Hz）向慢4波段（0.027–0.073 Hz）转移。TPS处理能够改善这些异常状况，提高低频信号强度，重新平衡慢5波段与慢4波段的功率比例，增强网络一致性，其中扣带回、岛叶、梨状皮层和纹状体区域的改善最为明显。TPS的作用在多次刺激过程中呈非线性变化，且在不同区域的表现也有所不同，重复刺激后调控效果最为显著且稳定。无论是急性刺激还是长期刺激，都会出现类似的频谱重新平衡现象，这种变化可持续最多5天。另外，那些在急性刺激中反应较弱的海马区会在24小时后出现频谱变化，而在120小时时会有进一步的改变。经过TPS处理的3×Tg-AD小鼠没有出现假处理组小鼠所表现出的物体探索能力下降现象，反而对新物体的偏好度有所上升。

结论

特定频率的神经动态是AD相关功能异常的敏感指标，可为追踪与疾病相关的神经网络异常提供有效途径。TPS能够选择性调节低频振荡活动及网络一致性，同时还伴随着一些初步的行为变化，比如在另一组实验对象中，它们的探索行为依然活跃，对新物体的偏好度也有所提升。这表明将神经调节技术与频谱网络分析相结合，有望用于监测与疾病相关的神经网络功能异常以及治疗带来的反应。