对脑部进行微弱电刺激可改善抑郁症状和增强记忆力

  •   日本理化学研究所(简称理研)、埼玉大学、群马大学组成的研究小组2016年3月22日宣布,查明了微弱电刺激对小鼠脑功能产生的影响及其作用机理。该研究小组发现,电刺激会使小鼠脑内去甲肾上腺素(Noradrenalin),对星形胶质细胞(Astrocyte,胶质细胞的一种)的去甲肾上腺素受体产生作用,导致细胞内钙浓度升高,从而增强突触传递。tDCS增强小鼠突触传递的模型图(该图摘自理研的发布资料) (点击放大)野生型小鼠在进行tDCS后,脑波倾斜度明显增大(该图摘自理研的发布资料)

      而星形胶质细胞钙反应消失的小鼠在脑波倾斜度上并未发生变化。 (点击放大)

      从头盖骨上方通入极微弱的直流电来刺激脑部的“经颅直电流刺激法(tDCS)”,因可以为人类带来改善抑郁症状、治疗运能障碍、提高记忆力等效果而为人所知。但是,其详细机理却一直没有查明。此前曾有一些零散的报告根据动物实验结果指出,tDCS可增强突触传递。

      理研曾于2011年发现,星形胶质细胞的钙活动会增强突触传递。而且,星形胶质细胞的细胞内钙浓度会发生动态性的变化已是业界常识。于是,研究小组培育了可实时观测星形胶质细胞与神经细胞(神经元)的细胞内钙动态的转基因小鼠,并测量了tDCS前后的大脑皮层的钙动态。

      结果发现,经过tDCS以后,大脑皮层中的星形胶质细胞的细胞内钙浓度短暂地出现了显著上升。而且,还通过药理实验发现,运用tDCS的星形胶质细胞钙反应必须有去甲肾上腺素(神经传递素的一种)受体“α1肾上腺素受体”。

      对小鼠进行tDCS后发现,60分钟内脑波反应尺寸平均增大了约35%,突触传递增强。而星形胶质细胞钙反应消失的转基因小鼠在tDCS前后脑波反应并未增强。而且还发现,即使利用神经毒DSP-4来损害去甲肾上腺素能活性神经元,脑波反应也不会增强。

      据介绍,研究小组还在探索tDCS对压力下培育的小鼠的抑郁行为产生作用并显示出“抗抑郁效果”的可能性。根据其结果,有望针对抑郁症等疾病开发出以星形胶质细胞为靶向的新药及治疗方法。而且,研究小组还就tDCS的效果及安全性指出,除了神经细胞之外,包括胶质细胞的研究在内,都需要进行探讨。

      此次的研究是日本文部科学省的新学术领域研究“通过胶质组合来控制脑功能表达与病情”以及日本医疗研究开发机构“运用革新性技术查明脑功能网络全貌的项目”的一部分。相关已于3月22日刊登在国际科学《自然通讯》(Nature Communications)上。(特约撰稿人:工藤 介)