大脑隐藏信号或可提前预警阿尔茨海默病

“我们发现了一种脑电活动信号模式，可预测哪些患者最有可能在两年半内患上该疾病。”布朗大学卡尼脑科学研究所神经科学教授斯蒂芬妮·琼斯（Stephanie Jones）是该研究的联合负责人，她表示：“首次能够非侵入性地观察到阿尔茨海默病在大脑中进展的新早期标志物，这是非常令人兴奋的一步。”该研究结果发表在《影像神经科学》期刊上。

追踪轻度认知障碍患者的脑活动：该团队与西班牙马德里康普顿斯大学的研究人员合作，研究了85名被诊断为轻度认知障碍患者的脑活动记录。研究人员对这些参与者进行了数年的跟踪，以观察他们的病情如何随时间变化。脑活动通过脑磁图（MEG）进行记录，这是一种非侵入性方法，可捕捉大脑的电信号。在记录过程中，参与者安静地闭眼休息。

观察神经元信号的新方法：传统分析脑磁图数据的方法通常依赖信号平均，这可能会模糊单个神经元活动的重要细节。为了克服这一局限，琼斯和她在布朗大学的同事开发了一种名为“频谱事件工具箱”的计算方法。该工具将脑活动分解为不同的事件，揭示信号发生的时间、出现的频率、持续的时长以及强度。频谱事件工具箱已被广泛采用，并在300多篇学术研究中被引用。

与记忆相关的脑信号揭示关键差异：琼斯表示，研究人员利用该工具重点研究了β频段的脑活动，该频段与记忆过程相关，在阿尔茨海默病研究中尤为重要。他们比较了后来发展为阿尔茨海默病的轻度认知障碍患者与未发展为该病患者的β活动模式。研究发现了明显的差异。在两年半内发展为阿尔茨海默病的参与者，其β活动与病情稳定者相比有显著变化。

“在被诊断为阿尔茨海默病的两年半前，患者产生β事件的频率更低、持续时间更短、强度更弱。”该研究的第一作者、马德里的丹妮莉娜·什帕基夫斯卡（Danylyna Shpakivska）表示，“据我们所知，这是科学家首次研究β事件与阿尔茨海默病的关系。”

基于脑的生物标志物为何重要：目前在脑脊液或血液中发现的生物标志物可以检测β淀粉样蛋白斑块和 tau 缠结，这些蛋白质在大脑中积累，被认为是导致阿尔茨海默病症状的原因。然而，这些标志物不能直接显示脑细胞如何对这种损伤做出反应。布朗大学琼斯实验室的博士后研究员大卫·周（David Zhou）将领导下一阶段的研究，他表示，基于脑活动本身的生物标志物能更直接地反映神经元在这种压力下的功能状况。

迈向早期诊断和更好的治疗：琼斯认为，频谱事件工具箱最终可以帮助临床医生在显著认知衰退发生之前更早地识别阿尔茨海默病。“我们发现的信号有助于早期检测，”琼斯说，“一旦我们的发现得到验证，临床医生就可以使用我们的工具包进行早期诊断，并检查他们的干预措施是否有效。”

在卡尼研究所齐默尔曼脑科学创新奖的支持下，该团队目前正进入项目的新阶段。“既然我们已经发现了预测阿尔茨海默病进展的β事件特征，下一步就是利用计算神经建模工具研究其产生机制，”琼斯说，“如果我们能重现大脑中产生该信号的异常情况，就可以与合作者一起测试可能纠正该问题的疗法。”

该研究由美国国立卫生研究院（包括通过推进创新神经技术进行脑研究（BRAIN）计划）以及西班牙的资助机构共同资助。