阿尔茨海默病（AD）是一种严重的神经退行性疾病，影响全球大量老年人口。突触是神经细胞之间传递信息的关键节点，其连接强度可根据个体经历变化。通过增加、移除、增强或减弱突触连接，大脑可以编码新事件或遗忘旧记忆。
在阿尔茨海默病中，突触可塑性——即大脑调节神经元间突触连接强度的能力——受到严重破坏，并随着时间推移恶化，导致认知和记忆功能下降，从而降低生活质量。迄今为止，尚无有效治愈阿尔茨海默病的方法，且仅存在有限的症状管理手段。
研究显示，重复经颅磁刺激（rTMS）作为一种非侵入性脑刺激技术，通过使用电磁脉冲靶向特定脑区，具有治疗痴呆及相关疾病的潜力。先前的研究表明，rTMS可以促进健康神经系统中的突触可塑性。此外，它已被用于治疗某些神经退行性和神经精神疾病。然而，针对阿尔茨海默病管理的rTMS效果因人而异，其潜在机制尚未完全明确。
最近，来自澳大利亚昆士兰大学（University of Queensland）和塔斯马尼亚大学威克宁痴呆症研究与教育中心（Wicking Dementia Research and Education Center, University of Tasmania）的研究人员探讨了rTMS对阿尔茨海默病样痴呆小鼠大脑皮层突触的影响。他们的报告发表在《神经光子学》（Neurophotonics）杂志上。
“由于突触功能障碍是阿尔茨海默病的核心机制，在本研究中，我们量化了阿尔茨海默病小鼠模型在接受rTMS后突触轴突末梢的变化，并将其与健康小鼠进行比较。”通讯作者、昆士兰大学教授巴博拉·富洛波娃博士（Dr. Barbora Fulopova）解释道。
轴突末梢是轴突（神经元细长部分，负责通过传递神经信号连接神经元）的特化末端，是突触形成的地方，使神经元得以交流。因此，这些末梢数量或功能的任何变化都会对大脑连接性产生深远影响。
在这项研究中，研究人员观察了两种兴奋性突触末梢的结构变化：一种是“terminaux boutons”（TBs，轴突主干上的短突起，通常连接局部区域的神经元），另一种是“en passant boutons”（EPBs，沿轴突分布的小珠状结构，通常连接远端区域）。他们使用双光子成像技术在活体动物的大脑中可视化单个轴突和突触。
研究对象是APP/PS1 xThy-1GFP-M小鼠品系，这是一种由APP/PS1品系（经过基因改造以表现出类似人类阿尔茨海默病症状）和Thy1-GFP-M品系（在某些神经元中表达荧光蛋白）杂交而成的小鼠品系。这种组合使得成像过程中轴突发光，从而可以精确追踪突触末梢随时间的变化。研究团队在一次rTMS会话前后，每48小时监测这些小鼠轴突末梢的动态变化，持续八天，并将结果与健康野生型（WT）小鼠进行比较。
他们发现，阿尔茨海默病小鼠模型中的TBs和EPBs密度与健康WT小鼠相当。然而，在接受rTMS之前，阿尔茨海默病小鼠模型中这两种末梢的周转率显著较低，这可能是由于淀粉样斑块的积累（痴呆症的关键标志），并可能导致阿尔茨海默病等疾病。
在接受一次低强度rTMS会话后，两组小鼠中TBs的周转率均显著增加，而EPBs的周转率没有变化。值得注意的是，刺激两天后变化最为显著：WT品系的TB周转率增加了88%，而APP-GFP品系则增加了213%。然而，到第八天时，这种增加又回到了刺激前的水平。
此外，在阿尔茨海默病小鼠模型中，这种增加的周转率与WT小鼠在刺激前的周转率相当。这表明低强度rTMS可能恢复阿尔茨海默病小鼠中TBs的突触可塑性至健康小鼠的水平。而且，只有TBs而非EPBs对rTMS作出反应，这表明rTMS的作用机制可能是细胞类型特异性的。
“这是首次有研究证明，在健康神经系统以及受痴呆症影响的神经系统中，突触前末梢会对rTMS作出反应。”富洛波娃博士指出，“鉴于突触功能障碍与痴呆症认知能力下降之间的既定联系，以及rTMS在治疗其他神经退行性疾病中的应用，我们的研究结果凸显了其作为目前阿尔茨海默病管理策略的重要补充潜力。”
这项研究标志着对阿尔茨海默病的理解迈出了重要一步。尽管还需要进一步研究，但该研究的发现为开发针对性的rTMS治疗铺平了道路，有望改善阿尔茨海默病患者的生活质量。
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