一项隐藏的脑部信号或许能在确诊之前很长一段时间就揭示阿尔茨海默病

"我们在大脑活动的电信号中发现了一种模式，可以预测哪些患者在两年半内最有可能发展成这种疾病，"与布朗大学卡尼脑科学研究所相关、共同领导这项研究的神经科学教授斯蒂芬妮·琼斯说。"首次能够无创地观察到阿尔茨海默病进展在大脑中的一个新早期标志物，这是非常令人兴奋的一步。"

该结果发表在《影像神经科学》期刊上。

追踪轻度认知障碍患者的大脑活动

通过与西班牙马德里康普顿斯大学的研究人员合作，该团队研究了85名被诊断患有轻度认知障碍的人的大脑活动记录。研究人员对这些参与者进行了数年的跟踪，以观察他们的病情随时间的变化。

大脑活动记录使用的是脑磁图——一种捕获大脑电信号的无创方法。在记录过程中，参与者闭眼安静休息。

观察神经元信号的新方法

分析脑磁图数据的传统方法通常依赖于信号平均，这可能会模糊关于单个神经元行为的重要细节。为了克服这一限制，琼斯和她在布朗大学的同事开发了一种称为"频谱事件工具箱"的计算方法。

该工具将大脑活动分解为不同的事件，揭示信号何时发生、出现频率、持续时间以及强度。频谱事件工具箱已被广泛采用，并在300多项学术研究中被引用。

与记忆相关的大脑信号揭示关键差异

研究人员使用该工具专注于β频带的大脑活动。据琼斯称，该频带与记忆过程相关，在阿尔茨海默病研究中尤其重要。他们比较了后来患上阿尔茨海默病的轻度认知障碍患者与未患病者的β活动模式。

差异显现出来。在两年半内发展成阿尔茨海默病的参与者，与病情保持稳定的参与者相比，其β活动显示出明显变化。

"在阿尔茨海默病诊断前两年半，患者产生的β事件频率较低、持续时间较短且强度较弱，"该研究的第一作者、驻马德里的丹妮莉娜·什帕基夫斯卡说。"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。"

基于大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淀粉样斑块和tau蛋白缠结——这些在大脑中积聚的蛋白质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应对这种损伤。

琼斯在布朗大学的实验室博士后研究员、将领导研究下一阶段的大卫·周表示，基于大脑活动本身的生物标志物，可以更直接地观察神经元在这种压力下的功能状态。

迈向更早诊断与更好治疗

琼斯相信，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。

"我们发现的信号可以帮助早期检测，"琼斯说。"一旦我们的发现得到重复验证，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。"

该团队在卡尼研究所的齐默尔曼脑科学创新奖的支持下，现已进入该项目的新阶段。

"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，我们的下一步就是使用计算神经建模工具研究其生成机制，"琼斯说。"如果我们能模拟出大脑中导致该信号出错的过程，那么我们就能与合作伙伴一起测试可能纠正该问题的治疗方法。"

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大脑研究"计划）以及西班牙的资助机构提供资金。