（來源：MIT News）
2016年，Nature 刊登了麻省理工學院蔡立慧團隊的研究論文，他們發現頻率為 40 赫茲的 LED 燈可以消除小鼠大腦裡的 β 澱粉樣蛋白。
此後幾年，蔡立慧團隊繼續深耕，發表了多篇頂刊：2019 年，該團隊發現，40 赫茲的聲音暴露也可以使小鼠大腦裡的 β 澱粉樣蛋白減少，並且作用範圍比 LED 燈更加廣泛；2021年，在第 15 屆國際老年痴呆和帕金森氏病國際會議上，他們公佈了數字療法 γ 頻率神經調節的 2 期臨床研究資料，40 赫茲聲/刺雷射可減少腦內的 β 澱粉樣蛋白、改善認知；2024 年，該團隊發現，40 赫茲多感官刺激能夠促進 AD 小鼠腦脊液和間質液交換，加速澱粉樣蛋白的淋巴清除。
越來越多的研究發現，讓人類志願者或動物模型接受 40 赫茲（即大腦“伽馬”節律頻率）的光、聲和/或觸覺刺激，可對神經系統健康產生益處。
近日，該研究團隊報告了新成果，他們發現這種 40 赫茲感官刺激能改善唐氏綜合徵基因工程模型小鼠的認知能力與神經迴路連線性，並促進新神經元生長。
對於這項研究成果，蔡立慧表示令人振奮，但她也提醒，這種名為 GENUS 的方法，是否能為唐氏綜合徵患者帶來臨床益處，還需開展更多研究加以驗證。她所在的實驗室已在麻省理工學院開展了一項針對人類志願者的小規模研究。
“雖然這項研究首次透過不完善的小鼠模型，證明了 GENUS 對唐氏綜合徵的有益作用，但我們仍需謹慎對待，因為目前尚無資料表明這一結論是否同樣適用於人類。” 蔡麗慧說道。
不過她表示，最新發表的論文進一步證明，GENUS 療法能夠在多種病理狀態下，對大腦產生廣泛而具有修復性的“穩態”健康調節作用。雖然目前大多數 GENUS 研究都集中在人類或小鼠的阿爾茨海默病治療上，但其他研究也發現，這種刺激對“化療腦”（化療後認知障礙）和中風等病症同樣具有改善效果。
唐氏綜合徵治療新突破
在這項研究中，由博士後 Md Rezaul Islam 和 Brennan Jackson 博士（2023 屆）帶領的研究團隊，選用了常用的“Ts65Dn”唐氏綜合徵小鼠模型。該模型雖不能完全模擬人類的唐氏綜合徵，但概括了這種疾病的關鍵特徵。
在論文的第一組實驗中，研究團隊發現，讓小鼠每天接受 1 小時、為期 3 周的 40 赫茲光和聲刺激後，它們在三項標準短期記憶測試中的表現顯著提升。其中兩項測試涉及區分新事物和熟悉事物，另一項則與空間導航有關。由於這些記憶任務與大腦中的海馬體區域有關，研究人員觀察了該區域的神經活動，發現接受 GENUS 刺激的小鼠，其活動指標相比未接受刺激的小鼠有顯著增加。
為深入探究受刺激小鼠認知能力提升的原因，研究人員檢查了海馬體中的細胞基因表達是否發生變化。為此，研究團隊運用了單細胞 RNA 測序技術，該技術能夠讀取近 16000 個單個神經元和其他細胞將 DNA 轉錄為 RNA 的情況，而這是基因表達的關鍵步驟。結果顯示，接受刺激和未接受刺激的小鼠神經元中，許多基因的表達變化明顯，且這些變化與神經迴路連線（突觸）的形成和組織直接相關。
為證實這一發現的重要性，研究人員直接觀察了受刺激和對照組小鼠的海馬體。他們發現，在海馬體的關鍵亞區——齒狀回中，受刺激小鼠的突觸數量明顯更多。
深入研究
研究團隊不僅檢測了單個細胞的基因表達，還對資料進行分析，以評估多個基因之間是否存在協同模式。結果發現了多個共表達“模組”。
部分結果進一步證實，40 赫茲刺激使小鼠的突觸連通性得到顯著改善；另一關鍵發現則凸顯了 TCF4 的作用，TCF4 是基因轉錄的關鍵調控因子，參與新神經元的生成。
研究團隊對基因資料的分析顯示，唐氏綜合徵小鼠的 TCF4 表達水平較低，但在接受 GENUS 刺激的小鼠中，TCF4 的表達有所改善。研究人員透過實驗發現，受刺激小鼠齒狀回中的神經發生現象比未受刺激的小鼠更為明顯。研究人員指出，雖然 TCF4 表達增加與神經發生之間只是存在相關性，但他們推測，新神經元數量的增加或許至少能部分解釋新突觸增多和短期記憶功能改善的現象。
“齒狀回中假定功能性突觸的增加，可能與唐氏綜合徵小鼠接受 GENUS 治療後成年神經發生增加有關。”Islam 說道。這項研究首次證實了 GENUS 與神經發生增加之間的關聯。
對基因表達模組的分析還帶來了其他重要發現。一組在正常衰老和阿爾茨海默病中表達通常會下降的基因，在接受 40 赫茲感覺刺激的小鼠中仍保持較高表達水平。
研究人員還發現，接受刺激的小鼠海馬體中，表達 Reelin 的細胞保留得更多。在阿爾茨海默病中，表達 Reelin 的神經元尤為脆弱，但該蛋白的表達與 Ts65Dn 小鼠發展出的阿爾茨海默病病理中的認知彈性有關。約 90% 的唐氏綜合徵患者會在 40 歲後患上阿爾茨海默病。
“在這項研究中，我們發現 GENUS 提高了唐氏綜合徵小鼠模型海馬體中 Reln+ 神經元的比例，這表明 GENUS 有助於促進認知彈性。”Islam 說道。
蔡麗慧和 Islam 表示，結合其他研究來看，這些新結果進一步證明，GENUS 有助於在細胞和分子層面刺激大腦，使其對疾病病理引發的異常產生穩態反應，無論是阿爾茨海默病的神經退行性變、化療腦的脫髓鞘，還是唐氏綜合徵的神經發生缺陷。
不過，研究作者也指出了這項研究存在的侷限性。Ts65Dn 模型並非人類唐氏綜合徵的完美模擬，且實驗所用小鼠均為雄性。此外，研究中的認知測試僅衡量了短期記憶；此外，儘管這項研究具有創新性，廣泛檢測了 GENUS 刺激下海馬體的基因表達，但並未研究其他對認知至關重要的腦區（如前額葉皮層）的變化。
原文連結：
https://news.mit.edu/2025/in-down-syndrome-mice-40hz-light-sound-improve-cognition-neurogenesis-connectivity-0512