還為老年癡呆癥犯愁？“中國(guó)腦計(jì)劃”或?qū)?lái)新曙光！

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬松江醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院松江研究院、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所曾健雄課題組與哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第四附屬醫(yī)院馬學(xué)玲教授合作在世界著名學(xué)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(jìn)阿爾茨海默癥病理進(jìn)程的分子機(jī)制。

說(shuō)起阿爾茨海默癥，它不僅是一個(gè)疾病，也是一個(gè)殘酷的社會(huì)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(guó)目前有超過900萬(wàn)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(yán)重影響著患者的認(rèn)知、行為和日常生活能力，給家庭和社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)，目前尚無(wú)有效的根治手段。幸運(yùn)的是，國(guó)家科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項(xiàng)目，即“中國(guó)腦計(jì)劃”，其中在神經(jīng)退行性疾病的診斷、治療和預(yù)防方面取得了顯著的進(jìn)展。

● 腦科學(xué)在神經(jīng)退行性疾病中的研究進(jìn)展

腦科學(xué)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(jī)制提供了新的視角。利用先進(jìn)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(xué)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(xué)研究還涉及分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、病理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。通過這些研究，科學(xué)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(xué)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(rèn)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(yīng)用

類腦研究，作為人工智能領(lǐng)域的一個(gè)分支，模仿大腦的工作原理來(lái)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(lái)越重要的作用。通過構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)模擬大腦的認(rèn)知和記憶過程，科學(xué)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(xué)家們利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)模擬大腦的記憶機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)模型中的某些神經(jīng)元被“損壞”或“丟失”時(shí)，模型的記憶能力會(huì)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(xué)家們不僅能夠更深入地理解疾病的發(fā)病機(jī)制，還能夠測(cè)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(cè)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(xué)家們能夠訓(xùn)練出能夠識(shí)別疾病特征的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。這些模型可以幫助醫(yī)生更準(zhǔn)確地診斷疾病，并監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展情況。

● 研究成果到臨床轉(zhuǎn)化

腦科學(xué)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(yīng)用。在診斷方面，基于神經(jīng)影像和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的診斷方法已經(jīng)開始應(yīng)用于臨床實(shí)踐。這些方法能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別出神經(jīng)退行性疾病的早期癥狀，為患者提供更及時(shí)的治療。

在治療方面，腦科學(xué)研究揭示的疾病發(fā)病機(jī)制為新藥研發(fā)提供了靶點(diǎn)。例如，針對(duì)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(xué)家們正在開發(fā)能夠抑制這些過程的藥物。同時(shí)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的類腦研究也為神經(jīng)退行性疾病的康復(fù)治療提供了新的思路。通過訓(xùn)練患者的認(rèn)知能力、改善大腦的可塑性等方法，有可能幫助患者恢復(fù)部分功能。

除了診斷和治療外，腦科學(xué)和類腦研究還在預(yù)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(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)因素，科學(xué)家們可以制定更加有效的預(yù)防策略。例如，通過改善生活方式、降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)等方法來(lái)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(xué)和類腦研究在神經(jīng)退行性疾病方面取得了顯著的進(jìn)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(jī)制非常復(fù)雜，涉及多個(gè)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(jī)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(yán)格的臨床試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)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(gè)體差異較大，因此針對(duì)不同患者的個(gè)性化治療策略也是未來(lái)研究的重要方向。

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

● 結(jié)語(yǔ)

腦科學(xué)與類腦研究在神經(jīng)退行性疾病方面的探索與應(yīng)用為我們帶來(lái)了新的希望和挑戰(zhàn)。通過深入研究大腦的工作機(jī)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(xué)家們不懈的努力和探索。讓我們期待“中國(guó)腦計(jì)劃”在未來(lái)為神經(jīng)退行性疾病患者帶來(lái)更多福音。

本作品由上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬松江醫(yī)院健康科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)原創(chuàng)

作者：劉影，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)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(xué)醫(yī)學(xué)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(xiàng)目：上海市松江區(qū)2023年度科普項(xiàng)目（2023SJKPZ016）