原创 安琪尔基因医学

全球每3秒就新增1名痴呆患者，认知衰退已成为最严峻的公共卫生挑战之一。随着老龄化人口中认知衰退和痴呆的发病率持续攀升，全球范围内的经济和社会负担显著加重。最新发表在《NeuroImage》的研究，通过一把特殊的“光钥匙”，让55名健康老年人的大脑网络重焕青春活力。

研究背景

经颅光生物调节技术（tPBM）是一种新型非侵入性神经刺激疗法，它通过特定波长的光照射大脑，增加线粒体氧化态细胞色素c氧化酶水平、调节神经元电生理特性、提升氧合血红蛋白浓度，并改善老年人脑动脉血流。本研究针对老龄化带来的工作记忆衰退问题，探索tPBM的作用。

对象与方法

（1）入组对象：55名健康、认知正常的老年人（42名女性和13名男性），年龄为64.8±5.4岁。一组先接受真正的光疗后接受“假光疗”（让他们感觉在治疗，但其实没光刺激，仪器只是模拟工作状态），另一组则相反。同时设置了间隔35.8天的消除残留效应（洗脱期）。

（2）tPBM疗法：以近红外激光（波长1064 nm，功率3.4 W，持续12分钟）靶向刺激左背外侧前额叶（DLPFC）

（3）功能近红外光谱（fNIRS）技术：FNIRS是一种基于光学的脑功能成像技术，使用近红外光无创地获得神经元活动引起的血流动力学反应，即血流中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化。FNIRS已被证明可以有效地表征静息状态下的功能连接，并绘制人脑的全脑功能网络图。fNIRS数据是通过多通道连续波fNIRS系统以17 Hz的采样率采集的。波长为730nm和850nm的近红外光通过24个源探头传输到16个探测器探头，总共有54个测量通道，覆盖整个头部的主要区域。根据任意选择的参与者的结构MRI图像确定测量通道的皮质位置。基于获得的空间坐标，将测量通道投影到功能网络模板上，检查了六个功能网络，如默认模式网络（DMN）、额顶控制网络（FPN）、腹侧注意网络（VAN）、躯体运动网络（SMN）、背部注意网络（DAN）和视觉网络（VIS）。

（4）n-back 任务：主要用于工作记忆能力测试。给老人展示一系列的图片、数字或者声音，然后让他们判断当前出现的内容，和之前第n个出现的是否一样。比如“3-back 任务”，就是要回忆当前内容和往前数第3个内容是否相同。并结合图论分析量化脑网络效率。

研究结果

1.工作记忆表现显著提升

tPBM 后，3-back任务准确率显著提高，反应时缩短。而低负荷任务（如 1-back）未见明显变化，表明 tPBM 可能特异性优化高级工作记忆过程。

2.脑网络功能重构与优化

（1）全局与局部效率同步增强：图论分析显示，tPBM显著提升脑网络的全局效率和局部效率，表明信息传递速度与局部信息整合能力同步改善。

（2）前额叶驱动的网络重组：

识别出由 16 条连接组成的核心子网络，其中14条位于前额叶-顶叶网络（FPN），2条涉及腹侧注意网络（VAN）。左前额叶节点效率显著提升，增强多网络协同。

3.作用机制与行为-脑网络关联

在3-back准确率有所提升的受试者中，3-back 准确率提升与左前额叶功能连接强度及节点效率呈显著正相关。值得注意的是，这些功能连接和节点的分布区域与本研究中常用于tPBM治疗的目标脑区—左前额叶皮层高度吻合。

这项研究意义不仅证实光疗能改善老年人记忆力，更为治疗痴呆开辟了全新方向。识别出对tPBM响应的关键脑网络标志物——由16条连接组成的FPN-VAN子网络。为未来阿尔茨海默病等网络退行性疾病的早期干预提供了精准靶点；从系统水平证明tPBM通过增强前额叶-顶叶网络（FPN）的全局整合能力实现认知提升，为理解神经调控机制开辟了新视角。

未来研究方向：

1.探索多靶点联合刺激方案，以提升干预效果

2.扩大样本量，本次仅评估了tPBM对工作记忆的认知影响，仍需进行涵盖多个认知领域的综合评估验证对多个认知领域的综合评估

3.设置基线测量，验证tPBM 前后的变化情况

补充说明：

①默认模式网络（DMN）：发呆或思考新想法时，DMN都在持续不断的活动。虽然DMN在个体静息和睡眠状态下也在活动，但它在大脑进行内部思考或沉思时是最活跃。

②额顶控制网络（FPN）：额顶网络分为左额顶和右额顶两个。FPN是少有的不具有左右对称性的网络。左额顶网络和右额顶网络，一个拥抱语言，一个执掌控制，一个向左，一个向右，构成了许多关于左右脑不同分工的猜测。

③背部注意网络（DAN）：也叫视空间注意网络或任务正网络(TPN)。后面这个名称是因为它与默认模式网络的对立关系得来的。在日常生活中DAN激活时，我们往往处于一种高度专著的高效率状态。

④腹侧注意网络（VAN）：是一个单侧的、典型的右半球脑网络，负责在各种任务之间切换注意力，并对突发的信号做出反应，让其成为实现日常功能的关键。作为大脑的“雷达”，VAN经常与DAN相关联而被激活。DAN之于大脑可以被认为是相机的“光圈”，负责将注意力集中并引导到一个显著的刺激上，而 VAN 在引入新信息时，在转移我们的注意力方面起着更明显的作用。

⑤躯体运动网络（SMN）：与感觉输入和运动输出相关的大脑神经结构之间的互动关系。这个网络涵盖了众多大脑区域，共同参与对来自各种感觉器官（如眼睛、耳朵、皮肤）的输入信息的处理，并进一步转换为具体的运动输出，例如手部或全身的动作。

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