tACS与tDCS（经颅电刺激）对阿尔茨海默病进程的干预及机制研究

Alzheimer’s disease (AD) is the most common cause of dementia in the elderly. The underlying neural mechanism is so far unclear. There are still no effective treatments that can slow or cure the disease. Two noninvasive technologies, transcranial alternating current stimulation (tACS) and transcranial direct current stimulation (tDCS), can restore cognitive function. However, limited information is available regarding their effects on the AD brain and the potential mechanism. In the present project, mice at different developmental stages, including young, adult, old ages, will be used to investigate the effects of tACS and tDCS on pathophysiological progress of the disease. By using behavioral, electrophysical and immunohistochemical methods, we will explore how both stimulation patterns affect learning and memory, spontaneous and evoked activities of population of cortical neurons, and levels of amyloid beta-protein in AD mice. In addition, we have previously found the imbalance of neurotransmitters between excitation (E) and inhibition (I) during normal aging process. We will then compare changes of the AD brain after tACS or tDCS between with and without adjusting the E/I balance, thus to uncover the neural mechanism of the intervention in differential stages of the AD disease. Our wok will reveal new insights on the effects of transcranial current stimulation on the physiological and pathological aging process, and meanwhile provide new clues for treatment and prevention of AD. This research is of potentially important significance in both scientific and clinical aspects.

阿尔茨海默病（AD）是老年人中最常见的痴呆类型，其发病机制尚不明确，迄今缺乏有效的治疗措施。无创性经颅交流电刺激（tACS）与经颅直流电刺激（tDCS）可以改善认知，但两者对AD脑的作用及机制尚待探讨。本项目拟采用青年、中年、老年小鼠动物模型，从行为、电生理、免疫组化等三个层面，共同探讨两种经颅电刺激在AD病理进程中对小鼠学习记忆、皮层神经活动、脑内β-淀粉样蛋白的影响。并且，课题组成员在前期项目中，深入研究了脑衰老与兴奋/抑制平衡之间的关系。本项目也采用药理手段，研究平衡移动对tACS和tDCS实施效果的影响，进而探讨经颅电刺激在脑衰老功能恢复中的作用机制。本项目有望揭示tACS与tDCS在AD不同病理阶段的干预作用及可能机制，为AD脑功能的康复治疗提供新的思路与依据，同时也为延缓正常脑衰老提供参考，具有非常重要的科学意义与临床应用价值。

阿尔茨海默病（AD）是老年人中最常见的痴呆类型，其发病机制尚不明确，迄今缺乏有效的治疗措施。本项目主要探讨经颅直流（tDCS）与交流电刺激（tACS）对AD脑的影响及机制。主要结果为：（1）重复多次tDCS应用于左侧前额叶（PFC）时，任一极性刺激均可以改变刚发病AD小鼠大脑EEG活动变慢的情况，并可进一步改善认知。tDCS对EEG活动的影响在发病后期AD小鼠上也存在，但在发病晚期AD小鼠上并不明显。tDCS在普通小鼠上的作用则相反，在衰老早期（8-18月龄）均能够使得EEG活动变慢，如增强慢波活动，并降低快波活动。（2）单次tACS应用于小鼠左侧PFC时，能够影响青年、衰老和AD小鼠的行为认知，以及基本频段EEG活动。但在青年小鼠上，由于tACS在任一刺激频率下增加了慢波活动，并损伤记忆，因此具有负面作用。而10Hz在衰老小鼠上，以及40Hz在AD小鼠上，均可减少慢波活动，并增加快波活动，提示具有正向作用。在行为学上，10Hz促进了衰老小鼠的记忆，40Hz降低了AD小鼠的焦虑，因而也支持这种可能性。（3）单次tDCS和tACS（10Hz）应用于小鼠左侧海马上方皮层（Hip）时，在衰老早期可以在一定程度上增强小鼠认知，尤其是tACS；两种刺激模式均能够增强gamma功率，但在AD小鼠和普通小鼠上具有差异，并且在单次刺激的情况下对AD小鼠和普通小鼠的行为指标影响差异不明显。（4）40Hz听觉刺激能够改善衰老小鼠或AD小鼠（16月龄，相当于人50岁左右）的记忆，但在电生理上表现出不同的影响，如Hip的theta活动在两种小鼠上相反变化。GABA系统可能介导40Hz听觉刺激在小鼠上的作用，但其神经机理还需要进一步研究。本项目研究结果强调了PFC的tDCS在临床上用于恢复神经网络活动和改善AD认知能力的潜力，以及PFC、Hip的tACS在10Hz时应用于衰老早期脑，PFC的tACS在40Hz时应用于AD脑的潜力。通过本项目研究，我们发表标注有该项目支持的学术论文14篇，其中SCI收录4篇；申请或授权专利2项；培养硕士研究生12名，已毕业6名，项目负责人获“云南省万人计划青年拔尖人才”称号。