伽玛波是一种脑电波,在我们思考的时候出现。本来对脑电波的研究应该静静地待在学术界,但近年来伽玛波突然变成社会级的超级明星。缘起是2016年麻省理工学院的一项研究,发现加强脑内的伽玛波能改善小鼠脑内阿尔兹海默病的病理状态。这项研究引起巨大争议,支持的反对的都有很多实验证据。孰是孰非,一时难以辨别。但作为大脑活动的重要表征,伽玛波被研究的历史已经有一百多年,它已经习惯了学术研究的热与冷、冷与暖。
很多科学家不愿意写自己专业的科普,因为科普文章阅读量大,万一哪天一个小你二十多届的学生手欠,点开你的科普文章并指出一个常识性错误,你会觉得很没面子不是?但是,当科学家老到一定程度,就不怕丢面子了,反而希望把自己当年最感兴趣的课题精心捧出来奉献给读者。科学界的常态是喜新厌旧,每天总有更新的课题。而风水轮流转也是永恒的真理,科学界的热门变成冷门,冷门变成热门只需要十几年时间。
伽玛波就是这样一个几十年来冷冷热热的课题。
脑电波是由大脑里面神经细胞的活动产生的,可以用一个检测电波的仪器在头皮外面测到。我们知道,神经细胞用电信号来进行远程通讯。大脑中的神经细胞比针尖还小,在细胞的尺度上,几毫米,几厘米的距离就算是远程了。远程通讯必须靠拉“电线”(神经细胞轴突),用轴突上一种叫“动作电位”的电信号来传递信息。那么,在细胞尺度上的电信号,能被放在头皮外的检测仪器探测到吗?
打个比喻,这个问题就像故宫里宫女之间的悄悄话,能被永定门外的神探“顺风耳”听到吗?答案是“不可能!”因此在一百多年前,科学家们认为,想在头皮外测量神经电信号的人一定是疯了。然而,这个疯狂的想法居然被一位叫汉斯·伯格的医生实现了。
在伯格的开山之作的基础上,后来的学者又成功地定义了伽玛波,即一种更快,每秒波动30-70次的脑电振荡。因为伽玛波的出现伴随着思考与意识,所以一直受到广泛的关注。
伽玛波的大谜团:它的功能是什么?大脑不工作的时候出现的是比较慢的脑电波,而在思考的时候就一定伴随着比较快的伽玛波,思考停止,伽玛波也就消失,变成比较慢的阿尔法或西塔波。那么伽玛波的功能是不是让大脑产生思考能力呢?对此问题的回答,几十年来神经科学家分成旗鼓相当的两派,一派认为伽玛波有重要功能,另一派则认为它没有功能。为描述方便,本文把这两派简称为“拥护派”和“反对派”。
近年来伽玛波突然变成了社会级的超级明星,缘起是2016年麻省理工学院的一项研究,发现加强脑内的伽玛波能改善脑内阿尔兹海默病的病理状态。我们知道,阿尔兹海默病的主要病理状态是脑内淀粉样蛋白斑块堆积。几十年来科学界的海量研究集中在寻找药物或其他方法消除这些病理斑块或减缓其堆积。那篇发表在“顶级学术期刊”上的文章表明,如果用40赫兹的声音或光刺激老鼠,就能减少脑中病理斑块的积累。
40赫兹是伽玛波的中心频率,作者认为这种声光刺激可以让脑内的伽玛波加强。而伽玛波加强后会活化脑组织中的小胶质细胞。小胶质细胞是脑中的清洁工,它们被活化之后就可以清除细胞间堆积的淀粉样斑块。