一項新研究表明，使用聲音刺激特定的腦電波有潛力幫助患有失智癥或認知能力下降的人更好地入睡。睡眠障礙是失智癥的常見特征，可能影響多達一半的失智癥患者。

《醫學快訊》

6月18日消息

在研究期間，薩里大學（University of Surrey）和倫敦帝國理工學院（Imperial College London）英國失智癥研究中心護理研究與技術中心（UK Dementia Research Institute Centre for Care Research & Technology）的研究團隊使用聲音刺激來精確瞄準一種名為 α 節律的腦電波，以研究大腦如何響應。這項研究近日發表在《公共科學圖書館：生物學》（PLOS Biology）雜志上。

研究于2024年6月18日發表在《PLOS Biology》（最新影響因子：9.8）雜志上

α 節律與記憶和感知有關，而在經歷認知能力下降和失智癥的人群中已觀察到這些節律的變化。

資深作者、薩里大學心理神經科學高級講師 Ines Violante 博士解釋說：“ α 振蕩是我們大腦電活動的一個決定性特征，但我們仍然不完全了解它們在塑造基本大腦功能中的作用。”

“使用聲音是一種強大且非侵入性的方法來刺激大腦內的某些振蕩。重要的是，我們要找到操縱這些振蕩的方法，以創建治療應用工具，因為我們知道，在阿爾茨海默病等疾病中，大腦振蕩會變慢。”

在一系列實驗中，研究人員使用了一種名為 α 閉環聽覺刺激（Alpha Closed-Loop Auditory Stimulation，αCLAS）的創新大腦調制技術，該技術將聲音與 α 節律的精確相位同步。為了監測刺激的效果，研究人員持續實時讀取大腦的電活動測量值，當腦電波達到特定相位時，向參與者播放一種聲音（一陣粉色噪音）。

實驗設計和相位鎖定驗證

研究人員觀察到，根據聲音播放的相位不同，α 節律會變快或變慢。這種影響還取決于 α 振蕩在大腦中的來源。

薩里大學前博士生、該論文的第一作者 Henry Hebron 博士指出：“我們發現，當我們使用閉環方法針對 α 節律本身進行處理時，可以通過聲音來操縱 α 振蕩。令人驚訝的是，當我們在參與者入睡時進行 αCLAS 實驗時，觀察到在特定相位的聲音會阻止他們進入更深的睡眠階段（但不會喚醒他們），而在不同相位播放相同的聲音則不會產生干擾。

“關于神經振蕩依賴行為，還有很多需要探索的地方，我們認為，像我們在這里實施的閉環方法可能是關鍵。”

研究人員表示，現在他們已經證明能夠通過聲音影響 α 波，下一步將是探索是否能夠以某種方式修改這些波，以增強認知和睡眠，這可能最終會使失智癥患者受益。

薩里睡眠研究中心主任、英國失智癥研究中心護理研究與技術中心研究小組組長 Derk-Jan Dijk 教授說：“關于 α 節律在睡眠和認知中的作用，還有很多有待發現。這項技術可能會推動我們的理解，并改善失智癥患者的睡眠功能。我們現在正在研究這種閉環聽覺刺激方法對快速眼動睡眠的影響，在快速眼動睡眠中，α 節律是存在的，但其作用仍然未知。”

始建于1891年的英國薩里大學

腦波，也稱為腦電波，是神經元細胞之間傳遞信息時產生的生物電信號。這些信號是大腦皮質中的錐體細胞突觸活動時產生的離子交換而產生的電波信號。腦波可以通過特定的儀器在頭皮上采集并記錄下來，用于分析大腦的活動狀態。

根據頻率的不同，腦波可以分為多種類型，包括δ波、θ波、α波、β波等。每種波形都有其獨特的特點和代表的大腦狀態：

δ波：頻率在0.5~4Hz之間，通常出現在成人入睡后，或處于極度疲勞或麻醉時，在顳葉和枕葉比較明顯。它代表深度睡眠狀態。

θ波：頻率在4~7Hz之間，這種波在淺睡眠、放松和冥想等狀態下較為明顯，與大腦處于放松模式相關。

α波：頻率在8~13Hz之間，是健康成人腦波的主要成分。在覺醒安靜閉目狀態時出現的數量最多且振幅也最高，平均振幅在30～50μV，主要分布于頂枕區，一般呈正弦波樣。當進入睡眠或睜開眼睛、注意力集中時，α波會減少，并由較高頻率的β波代替。α波隨腦發育成熟或年齡的變化而變化，對少兒，隨著腦的發育α波數量逐漸增多，頻率逐漸提高，至成年期趨于穩定，到老年期α波則逐漸變慢。

β波：頻率在14~30Hz之間，振幅一般5～30μV，它遍及整個大腦，主要分布于前半球及顳區。約有6%的健康成人的腦電圖以β波活動為主。β波通常出現在大腦處于警覺、專注和思考等狀態下，與大腦的高度活躍狀態相關。情緒不穩、應用鎮靜催眠劑等藥物時β波常會增多，振幅增高。此外，β波還可以細分為Smr波、βl波（低β波）和βh波（高β波）。

腦波的產生與神經元活動、突觸傳遞、膜電位變化、離子通道功能以及神經遞質等多種因素密切相關。這些因素共同作用，導致大腦中電信號的異常放電，進而形成特定模式的腦電波。

總的來說，腦波是大腦活動的電生理表現，通過分析腦波的特征，可以了解大腦的功能狀態和神經活動的變化。這對于研究大腦的認知功能、診斷神經系統疾病以及評估腦健康等具有重要意義。

參考文獻

Source：University of Surrey

New technique uses sound to influence brain waves and sleep in dementia

Reference：

Hebron H, Lugli B, Dimitrova R, Jaramillo V, Yeh LR, Rhodes E, et al. (2024) A closed-loop auditory stimulation approach selectively modulates alpha oscillations and sleep onset dynamics in humans. PLoS Biol 22(6): e3002651. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002651

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       原文標題 : 新技術利用聲音影響失智癥患者的腦電波和睡眠