由退伍军人事务部(VA)和海军资助的一项新研究发现，与对照组相比，有战斗相关轻度创伤性脑损伤史的退伍军人和服役成员的异常水平要高得多。快速脑波在一个在意识中起关键作用的区域。
该研究结果发表在2019年5月的“ 大脑皮层 ”杂志上。
研究人员利用称为MEG的神经成像过程得出结论，快速或高频伽马波在大脑皮层的四个叶中有两个“明显升高”：前额叶和后顶叶。这两个波瓣影响推理，组织，计划，执行，注意力和解决问题。
VA圣地亚哥医疗保健系统的物理学家Mingxiong Huang博士领导了这项研究。他做了一系列关于轻度TBI和创伤后应激障碍的大脑活动的论文，是VA使用MEG的主要研究者之一。神经影像学工具可以检测大脑特定区域的异常波。
MEG代表脑磁图。MEG扫描仪记录大脑中电流产生的磁场。
黄说，异常快的伽马波可能会导致认知功能较差。
“轻度TBI参与者中γ活性升高的普遍性和程度超出了我们原先的预期，”他说。“我们预计会有更微妙的升高。明显的升高表明中枢神经系统神经元中存在广泛而明显的损伤，这在大脑电路和活动中发挥着关键作用。这一发现为直接评估神经元功能障碍神经元提供了一种新的令人兴奋的工具。患有轻度TBI的人可能会解释他们的许多临床症状和认知缺陷。“
脑波由大量相互通信的神经元产生。伽玛波是脑电波中最快的，与同时处理来自不同脑区的信息有关。伽玛波测量在30到80赫兹之间，在人类中典型地具有大约40赫兹。赫兹(Hz)是频率的度量单位，等于每秒一个周期。
当注意力集中在认知任务上时，β波主导着一个人的清醒状态。在静静流动的思绪中存在阿尔法波。当一个人做梦时，Theta波最常出现在睡眠中。最后，δ波是在深度冥想和无梦睡眠中产生的慢脑波。
黄也感到惊讶的是，在腹内侧前额叶皮质中轻度TBI的参与者的脑波活动较低，这对于情绪和焦虑障碍的病理学至关重要。该区域对于控制杏仁核中的活动也是至关重要的，杏仁核可以处理恐惧，焦虑和攻击等情绪。
加州大学圣地亚哥分校(UCSD)放射学系的教授黄说，“我们期望在轻度TBI患者的腹内侧前额叶皮层中看到活动过度。” “这表明在其他神经元之间传递冲动的神经元损伤也可导致脑电波中自发活动的减少。这表明腹内侧前额叶皮层有严重损伤。”
Huang说，这是第一项研究，表明轻度战斗相关的头部受伤可能会导致慢性轻度TBI患者出现异常高水平的γ波。他说，腹内侧前额叶皮层脑活动减少也是一个新发现。
创伤性脑损伤是伊拉克和阿富汗9-11后冲突的标志性伤害。美国国防部和国防和退伍军人脑损伤中心估计，来自伊拉克和阿富汗的22%的战斗伤亡涉及TBI，其中大部分都是轻度的。轻度TBI也称为脑震荡。
TBI症状包括头痛，烦躁，睡眠障碍，记忆力减退，思维迟钝和抑郁。
近年来，黄和其他MEG研究人员已经了解到轻度TBI患者的大脑会产生异常的慢波。他的最新研究将轻度TBI患者的异常知识扩展到快速伽马波。MEG成像是检测受轻度TBI损害的大脑特定区域的有希望的标记，准确率为85%。更常规的成像工具，例如CT扫描或结构MRI，在检测轻度TBI时具有仅约5%的准确率。
“这使得MEG成为一种良好的功能性成像技术，不仅可以帮助诊断轻度TBI，还可以用于评估轻度TBI治疗(如药物)的效率，”Huang说。
然而，基于MEG的研究很少见，很可能是因为在美国只有20到30个MEG扫描仪。除VA圣地亚哥外，明尼阿波利斯，阿尔伯克基，波士顿，西雅图，费城和旧金山的VA医疗中心也进行了MEG研究。
最近的动物研究表明，对脑电路和活动起关键作用的神经元损伤导致快速脑电波的异常增加。因此，Huang和他的团队认为，通过检测快速脑电波中的自发性多动症，他们可以评估脑电路的损伤程度。他指出，后者可能与认知缺陷直接相关。
在这项研究中，25名参与者是在伊拉克或阿富汗作战的现役军人或退伍军人。他们都至少持续了一次轻度TBI，导致持续的脑震荡后症状平均持续20个月。对照组包括35名具有战斗经验但没有明显脑震荡史的人。
在加州大学圣地亚哥分校进行的MEG录音期间，所有参与者都处于静止状态。与此同时，科学家们做出了重大努力，确保参与者保持警觉。黄说，昏昏欲睡可能会降低高频γ活动，从而降低MEG测量的灵敏度。
Huang和他的同事计划将这项研究从小组比较扩展到单一主题方法。这将要求使用静息状态MEG程序来调查每个患有轻度TBI的异常伽马波的发生位置。他说，对于轻度TBI患者，异常波可能来自大脑皮质中的一个或两个肺叶，而不是来自所有四个肺叶。
“要实现这一目标，我们需要在轻度TBI和健康对照组中研究更多人，”他说。
他说，他最近一项研究的结果可用于帮助脑刺激技术作为轻度TBI的治疗方法，如经颅电刺激(TES)和经颅磁刺激(TMS)。该研究的结果表明，TES和TMS治疗的有效目标可能是前额叶皮层和后顶叶皮层。
黄和他的团队目前正在与两家TES公司合作，以获得美国食品和药物管理局批准他们的脑刺激仪器。
David Cifu博士是神经创伤联盟的慢性效应的主要研究者，这是VA和国防部的一个联合项目，研究战斗爆炸对人类大脑的影响。他认为黄的研究结果应该在很长一段时间内与许多参与者进一步探讨。
“黄博士和他的研究小组一直在确定与战斗相关的脑震荡持续症状的原因，”Cifu说。“他们最近的研究揭示了静息状态γ活动增加的另一个潜在原因。虽然需要更充分地评估对照组和冥想组中的几个因素，例如脑震荡，物质或酒精使用的终身史，以及精神疾病，这是一个重要的观察，应该使用更严格的方法在大型纵向队列中进行评估。这包括使MEG分析仪盲目参与参与者的历史并重复MEG程序至少两次，间隔三到六个月我期待看到这项工作的结果。“