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研究發現在輕度腦損傷中存在高水平的異常快速腦電波

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2019/05/20

由美國退伍軍人事務部(VA)與海軍資助的一項新研究發現,與對照組相比,有戰鬥相關輕度創傷性腦損傷史的退伍軍人和服役成員的異常水平要高得多。快速腦波在一個於意識中產生關鍵作用的區域。

該研究結果發表在20195月的大腦皮層 雜誌上。

研究人員利用稱為《MEG》的神經成像過程得出結論,快速或高頻伽瑪波,在大腦皮層的四個葉中的前額葉和後頂葉兩個區域明顯升高。這兩個波瓣影響推理、組織、計劃、執行、注意力和解決問題。

退伍軍人事務部聖地亞哥醫療保健系統的物理學家Mingxiong Huang博士,領導了這項研究。他發表了一系列關於輕度創傷性腦傷和創傷後應激障礙大腦活動的論文,是美國退伍軍人事務部使用《MEG》的主要研究者之一。神經影像學工具可以檢測大腦特定區域的異常波。

MEG代表腦磁圖。MEG掃描儀紀錄大腦中電流產生的磁場。

黃博士說,異常快的伽瑪波可能會導致認知功能較差。「輕度創傷性腦傷參與者中,γ活性升高的普遍性和程度超出了我們原先的預期。明顯的升高表明中樞神經系統神經元中存在廣泛而明顯的損傷,這在大腦電路和活動中發揮著關鍵作用。這一發現為直接評估神經元功能障礙提供了一種新的工具。可能可以解釋患有輕度TBI的人的許多臨床症狀和認知缺陷。」

腦波由大量相互通信的神經元產生。伽瑪波是腦電波中最快的,與同時處理來自不同腦區的資訊有關。伽瑪波測量在3080赫茲之間,在人類中典型地具有大約40赫茲。赫茲(Hz)是頻率的度量單位,等於每秒一個週期。

當注意力集中在認知任務上時,β波主導著一個人的清醒狀態。在靜靜流動的思緒中存在β波。當一個人做夢時,Theta波最常出現在睡眠中。最後,δ波是在深度冥想和無夢睡眠中產生的慢腦波。

令黃博士感到驚訝的是,在腹內側前額葉皮質中輕度TBI參與者的腦波活動較低,這對於情緒和焦慮障礙的病理學至關重要。該區域對於控制杏仁核中的活動也是至關重要的,杏仁核可以處理恐懼、焦慮和攻擊等情緒。

加州大學聖地亞哥分校(UCSD)放射學系的黃博士說:「我們期望在輕度TBI患者的腹內側前額葉皮層中看到活動過度。這表明在其他神經元之間傳遞衝動的神經元損傷,也會導致腦電波中自發活動的減少。這表明腹內側前額葉皮層有嚴重損傷。」

黃博士說,這是第一項研究,表明輕度戰鬥相關的頭部受傷,可能會導致慢性輕度TBI患者出現異常高的γ波。他說,腹內側前額葉皮層腦活動減少也是一個新發現。

創傷性腦損傷是9-11恐攻後,伊拉克和阿富汗衝突的標誌性傷害。美國國防部和退伍軍人腦損傷中心估計,來自伊拉克和阿富汗的22%戰鬥傷亡涉及TBI,其中大部分都是輕度的。輕度TBI也稱為腦震盪。

TBI症狀包括頭痛、煩躁、睡眠障礙、記憶力減退、思維遲鈍和抑鬱。

近年來,黃博士和其他MEG研究人員,已經了解到輕度TBI患者的大腦會產生異常的慢波。他的最新研究將輕度TBI患者的異常知識擴展到快速伽瑪波。MEG成像是檢測受輕度TBI損害的大腦特定區域的有希望標記,準確率為85%。更常規的成像工具,例如CT掃描或結構MRI,在檢測輕度TBI時僅具有約5%的準確率。

「這使得MEG成為一種良好的功能性成像技術,不僅可以幫助診斷輕度TBI,還可以用於評估輕度TBI治療(如藥物)的效率,」黃博士說。

然而,基於MEG的研究很少見,很可能是因為在美國只有2030MEG掃描儀。除聖地亞哥的退伍軍人事務部外,波士頓、西雅圖、費城和舊金山等的VA醫療中心也進行了MEG研究。

最近的動物研究表明,對腦電路和活動產生關鍵作用的神經元損傷,導致快速腦電波的異常增加。因此,黃博士和他的團隊認為,透過檢測快速腦電波中的自發性多動症,可以評估腦電路的損傷程度。他指出,後者可能與認知缺陷直接相關。

在這項研究中,25名參與者是在伊拉克或阿富汗作戰的現役軍人或退伍軍人。他們都至少持續了一次輕度TBI,導致持續的腦震盪後症狀平均持續20個月。對照組包括35名具有戰鬥經驗,但沒有明顯腦震盪史的人。

在加州大學聖地亞哥分校進行的MEG紀錄期間,所有參與者都處於靜止狀態。與此同時,科學家們做出了重大努力,確保參與者保持警覺。黃博士說,昏昏欲睡可能會降低高頻γ活動,從而降低MEG測量的靈敏度。

黃博士和他的同事計劃將這項研究,從小組比較擴展到單一主題方法。這將要求使用靜息狀態MEG程序,來調查每位患有輕度TBI異常伽瑪波的發生位置。他說,對於輕度TBI患者,異常波可能來自大腦皮質中的一個或兩個葉,而不是來自所有四個葉。

「要實現這一目標,我們需要在輕度TBI和健康對照組中研究更多人,」他說。

黃博士最近一項研究的結果,可用於幫助腦刺激技術作為輕度TBI的治療方法,如經顱電刺激(TES)和經顱磁刺激(TMS)。該研究的結果表明,TESTMS治療的有效目標,可能是前額葉皮層和後頂葉皮層。

黃博士和他的團隊目前正在與兩家經顱電刺激公司合作,以獲得美國食品暨藥物管理局批准他們的腦刺激儀器。