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    意識的神經振蕩基礎

    2020-2-18 16:55:00| 發布者: 大易健康| 查看: 523|

          人類大腦中約有一千億個神經元,個人任何一件看似簡單的小事,背后都牽涉了數目極大的神經元參與其中,當然這些神經元活動高度有序,而讓眾多神經元能夠協同活動的腦內局部場電位(Local Field Potential, LFP)就像是指揮神經元干活的“號子”。伽馬振蕩是比較重要的腦內局部場電位類型,大概是25-70(平均40)赫茲的振蕩。伽馬振蕩是1980年代法國馬普腦研究所沃爾夫辛格(Wolf Singer)最早報道的現象。

          克里克發現DNA結構后,把自己的方向轉移到人類意識的神經生物學基礎這個方向,這種伽馬共振信號是克里克一直希望尋找的現象。他認為,意識就好像是神經元共振產生的音樂,是跨越不同腦區之間的不間斷連接共振,但意識是音樂,時刻改變旋律。


          神經元形成場電位,應該是大量神經元形成的共振,神經元興奮具有特定頻率,這是所有細胞電位的共同特征,因為興奮細胞產生動作電位會導致細胞膜放電,放電結束后需要一個充電過程,這個充電過程被形象地稱為不應期,就是在興奮過后短時間內無論如何刺激都不會在興奮,產生這些特征的基礎是細胞膜上鈉離子和鉀離子通道為主的細胞電生理現象,其中鈉鉀ATP酶負責建立離子梯度,把細胞內鉀離子升高,鈉離子減少,這些形成細胞內外離子濃度梯度,這種梯度形成電池電壓,鈉離子通道的開發建立一定的靜息電位,鉀離子通道開放則類似電池放電,形成一過性的脈沖電流。這種電生理特征決定細胞膜的興奮需要有一定間隔,整體表現為一定頻率。


          神經生物學將這種共同頻率神經元之間的共振激活現象稱為神經握手,大腦內雖然存在千億個神經元,但任何兩個神經元之間都能通過直接和間接通路發生聯系,如果這些聯系之間存在類似的頻率,就產生了握手和共振的基礎。頻率接近的神經元能形成電同步現象,這和各種同頻率共振的物理現象類似。伽馬振蕩實際上就是大腦內不同區神經細胞形成的同步共振現象。這種共振可能是大腦產生意識等高級功能的基礎。


          提示這種伽馬振蕩和高級神經功能密切關系的重要證據是老年性癡呆患者這種震蕩信號喪失的程度和病情嚴重程度密切相關。一些科學家也對這一現象進行了干預,比較著名的是2016年MIT蔡立慧研究團隊,對學習記憶密切相關的腦區海馬CA1區,通過光遺傳技術興奮齒狀回中間神經元誘發出伽馬振蕩,發現誘發的伽馬振蕩能夠減少老年性癡呆模型鼠腦內Aβ的產生,提高動物學習記憶能力,實現治療動物老年性癡呆的目的。后來對這種刺激進一步簡化,采用視網膜光閃爍信號刺激,也能誘導加強被弱化的伽馬震蕩信號。2019年再次用更間斷的方式,使用類似頻率的聲音震蕩刺激,也能產生同樣的效果。


          設想,刺激大腦有兩種非傷害刺激方式,一是經顱直流電刺激,另一個是經顱磁刺激,過去可能沒有研究這種特定頻率的效應,如果對這些刺激進行改進,也許可以變成比較好的激活伽馬震蕩的刺激工具。如果這樣的刺激有治療老年性癡呆的效果,那么可能為緩解當今醫藥領域對老年性癡呆無藥可用的尷尬局面。經顱磁刺激是1990年代開始被使用,已經有商品化刺激頭盔銷售。加拿大勞倫森大學波辛格教授曾經利用這種方法刺激顳葉,引起受試者體驗到幻視,感受到上帝或魔鬼出現,所以這種頭盔甚至被稱為上帝頭盔。2003年,英國《地平線》紀錄片曾經邀請道金斯(《自私的基因》作者)嘗試這種頭盔,但結果沒有成功。
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