還為老年癡呆癥犯愁？“中國腦計劃”或?qū)硇率锕猓?

上海交通大學醫(yī)學院附屬松江醫(yī)院、上海交通大學醫(yī)學院松江研究院、中國科學院昆明動物研究所曾健雄課題組與哈爾濱醫(yī)科大學第四附屬醫(yī)院馬學玲教授合作在世界著名學術(shù)期刊《Nature》子刊《Molecular Psychiatry》雜志發(fā)表了題為“Microbial infection promotes amyloid pathology in a mouse model of Alzheimer’s disease via modulating γ-secretase”的研究論文，揭示了普遍感染人群的皰疹病毒（HSV-1）中樞感染促進阿爾茨海默癥病理進程的分子機制。

說起阿爾茨海默癥，它不僅是一個疾病，也是一個殘酷的社會問題。隨著人口老齡化的加劇，神經(jīng)退行性疾病，如阿爾茨海默病（俗稱老年癡呆癥）、帕金森病等，患病人數(shù)正不斷增加，例如我國目前有超過900萬的阿爾茨海默病患者，居世界首位，65歲以上老年人群中其患病率為4%～7%。這些疾病嚴重影響著患者的認知、行為和日常生活能力，給家庭和社會帶來沉重的負擔，目前尚無有效的根治手段。幸運的是，國家科技創(chuàng)新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目，即“中國腦計劃”，其中在神經(jīng)退行性疾病的診斷、治療和預防方面取得了顯著的進展。

● 腦科學在神經(jīng)退行性疾病中的研究進展

腦科學通過研究大腦的結(jié)構(gòu)和功能，為我們理解神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制提供了新的視角。利用先進的成像技術(shù)，如磁共振成像（MRI）和正電子發(fā)射斷層掃描（PET），科學家們能夠觀察到神經(jīng)退行性疾病患者大腦中的結(jié)構(gòu)變化和代謝異常。這些變化包括神經(jīng)元的丟失、突觸連接的減少以及特定腦區(qū)的功能衰退等。

除了成像技術(shù)，腦科學研究還涉及分子生物學、遺傳學、病理學等多個領(lǐng)域。通過這些研究，科學家們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)退行性疾病往往與特定的基因變異、蛋白質(zhì)異常積聚以及神經(jīng)炎癥等有關(guān)。例如，在阿爾茨海默病患者的大腦中，科學家們發(fā)現(xiàn)了β-淀粉樣蛋白的異常沉積和神經(jīng)元纖維纏結(jié)的形成，這些都被認為是疾病發(fā)病的關(guān)鍵因素。

● 類腦研究在神經(jīng)退行性疾病中的應用

類腦研究，作為人工智能領(lǐng)域的一個分支，模仿大腦的工作原理來構(gòu)建智能系統(tǒng)。在神經(jīng)退行性疾病的研究中，類腦研究發(fā)揮著越來越重要的作用。通過構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡模型來模擬大腦的認知和記憶過程，科學家們能夠更好地理解神經(jīng)退行性疾病如何影響這些過程。

例如，在阿爾茨海默病的研究中，科學家們利用深度學習技術(shù)構(gòu)建了神經(jīng)網(wǎng)絡模型來模擬大腦的記憶機制。他們發(fā)現(xiàn)，當模型中的某些神經(jīng)元被“損壞”或“丟失”時，模型的記憶能力會顯著下降，這與阿爾茨海默病患者記憶喪失的癥狀非常相似。通過這些模型，科學家們不僅能夠更深入地理解疾病的發(fā)病機制，還能夠測試潛在的治療方法。

此外，類腦研究還為神經(jīng)退行性疾病的早期診斷和病情監(jiān)測提供了新的工具。通過分析患者的神經(jīng)影像數(shù)據(jù)和行為數(shù)據(jù)，科學家們能夠訓練出能夠識別疾病特征的機器學習模型。這些模型可以幫助醫(yī)生更準確地診斷疾病，并監(jiān)測疾病的進展情況。

● 研究成果到臨床轉(zhuǎn)化

腦科學和類腦研究在神經(jīng)退行性疾病方面取得的研究成果正在逐步轉(zhuǎn)化為臨床應用。在診斷方面，基于神經(jīng)影像和機器學習技術(shù)的診斷方法已經(jīng)開始應用于臨床實踐。這些方法能夠更準確地識別出神經(jīng)退行性疾病的早期癥狀，為患者提供更及時的治療。

在治療方面，腦科學研究揭示的疾病發(fā)病機制為新藥研發(fā)提供了靶點。例如，針對阿爾茨海默病中的β-淀粉樣蛋白沉積和神經(jīng)炎癥等病理過程，科學家們正在開發(fā)能夠抑制這些過程的藥物。同時，基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型的類腦研究也為神經(jīng)退行性疾病的康復治療提供了新的思路。通過訓練患者的認知能力、改善大腦的可塑性等方法，有可能幫助患者恢復部分功能。

除了診斷和治療外，腦科學和類腦研究還在預防神經(jīng)退行性疾病方面發(fā)揮著重要作用。通過深入了解疾病的發(fā)病機制和風險因素，科學家們可以制定更加有效的預防策略。例如，通過改善生活方式、降低心血管疾病風險等方法來降低神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率。

● 挑戰(zhàn)與展望

盡管腦科學和類腦研究在神經(jīng)退行性疾病方面取得了顯著的進展，但仍面臨許多挑戰(zhàn)和未知領(lǐng)域。首先，神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機制非常復雜，涉及多個基因、蛋白質(zhì)和環(huán)境因素的相互作用。因此，要全面解析這些疾病的發(fā)病機制仍需要更多的研究努力。

其次，在臨床轉(zhuǎn)化方面，雖然一些新的診斷方法和治療策略已經(jīng)顯示出潛力，但仍需要經(jīng)過嚴格的臨床試驗來驗證其有效性和安全性。此外，由于神經(jīng)退行性疾病的異質(zhì)性和個體差異較大，因此針對不同患者的個性化治療策略也是未來研究的重要方向。

最后，隨著技術(shù)的不斷進步和數(shù)據(jù)的不斷積累，腦科學和類腦研究有望在神經(jīng)退行性疾病的預測、早期診斷、精準治療以及康復護理等方面發(fā)揮更大的作用。同時，這些研究還將為我們提供更多關(guān)于大腦工作機制的寶貴知識，推動神經(jīng)科學和人工智能等領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。

● 結(jié)語

腦科學與類腦研究在神經(jīng)退行性疾病方面的探索與應用為我們帶來了新的希望和挑戰(zhàn)。通過深入研究大腦的工作機制和模擬大腦的智能系統(tǒng)，我們有望更好地理解這些疾病的本質(zhì)，并為患者提供更有效的診斷和治療方法。然而，這一過程仍充滿未知和挑戰(zhàn)，需要科學家們不懈的努力和探索。讓我們期待“中國腦計劃”在未來為神經(jīng)退行性疾病患者帶來更多福音。

本作品由上海交通大學醫(yī)學院附屬松江醫(yī)院健康科普團隊原創(chuàng)

作者：劉影，上海交通大學醫(yī)學院附屬松江醫(yī)院全科主治醫(yī)師

通訊作者：沈華，上海交通大學醫(yī)學院附屬松江醫(yī)院全科副主任醫(yī)師

圖源：由作者構(gòu)圖后AI再創(chuàng)作

基金項目：上海市松江區(qū)2023年度科普項目（2023SJKPZ016）