《Neuromodulation: Technology at the Neural Interface》：Transcranial Photobiomodulation for Neuromodulation of Brain Disorders: A Perspective
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本文系统综述了经颅光生物调节（tPBM）在神经精神疾病治疗中的机制与应用。作者指出，tPBM通过红光（620-750 nm）和近红外光（750-1400 nm）穿透颅骨，靶向线粒体细胞色素c氧化酶（CCO），增强三磷酸腺苷（ATP）生成，调节活性氧（ROS），并诱导神经发生、突触发生等神经保护效应。文章重点探讨了波长、剂量、脉冲模式等参数优化策略，以及其在卒中、阿尔茨海默病、抑郁症等疾病中的临床应用前景，为脑疾病治疗提供了新型非侵入性解决方案。
引言：光与生命的千年之约
从古埃及太阳神崇拜到诺贝尔奖得主芬森的光疗研究，光生物调节（PBM）历经百年发展。经颅光生物调节（tPBM）利用红色与近红外光穿透颅骨的独特光学窗口（600-1250 nm），通过低功率激光或发光二极管（LED）非侵入性调控大脑活动，为神经精神疾病治疗开辟新途径。
作用机制：从线粒体到神经网络
tPBM的核心靶点是线粒体呼吸链终末酶——细胞色素c氧化酶（CCO）。光能被CCO吸收后，通过激活转录因子核因子κB（NF-κB）等信号通路，实现三磷酸腺苷（ATP）增产、活性氧（ROS）调节及一氧化氮（NO）释放。这种能量代谢优化可促进脑源性神经营养因子（BDNF）表达，进而激发神经发生、突触发生和血管新生，同时抑制神经炎症与细胞凋亡。
研究揭示tPBM存在双相剂量效应（阿尔茨-舒尔茨定律），不足或过量照射均可能无效甚至产生抑制作用。脉冲照射（特别是40 Hz）相比连续波能更有效穿透组织，并通过间歇期清除ROS以规避过度刺激风险。此外，不同波长具有互补效应：660 nm红光直接激活CCO，1064 nm近红外光则通过瞬时受体电位香草酸1（TRPV1）钙通道调控微胶质细胞极化。
疾病应用图谱：从神经退行到精神健康
• 脑创伤领域：动物实验证实810 nm tPBM在创伤性脑损伤（TBI）后4小时内干预，可缩小病灶并提升神经功能，其机制与BDNF介导的突触重建相关。临床研究显示tPBM能增加慢性TBI患者灰质体积、改善脑血流与功能连接。
• 神经退行性疾病：在阿尔茨海默病（AD）模型中，夜间实施808 nm tPBM可促进β-淀粉样蛋白清除。帕金森病（PD）研究则发现多靶点照射（经颅+鼻腔+颈部）相比单一干预对运动症状改善更显著。
• 精神疾病：10 Hz脉冲810 nm激光在抑郁模型中的疗效与西酞普兰相当，临床Meta分析显示830 nm波长、单次30分钟方案对抑郁症具有中大型效应量（SMD 0.55）。在自闭症谱系障碍（ASD）研究中，tPBM可改善社交行为与注意力功能。
• 认知增强：健康青年受试者接受1064 nm tPBM后，心理运动警觉任务（PVT）反应时显著缩短，脑电图（EEG）伽马波活动增强，提示其对执行功能的提升作用。
未来展望：多兵种联合作战模式
作者提出"联合作战"策略：通过多靶点（如脑-腹联合照射）、多模态（如tPBM联合经颅磁刺激rTMS或认知训练）及多波长组合方案，可能突破当前单靶点治疗的瓶颈。机制指导的个性化治疗需结合线粒体功能生物标志物（如血浆线粒体DNA拷贝数），同时关注氨基酸补充（酪氨酸/色氨酸）对抗氧化防御系统的支持作用。
结语
tPBM作为一种非侵入性、多靶点神经调节工具，通过能量代谢重构与神经可塑性调控，为脑疾病治疗提供了新范式。未来研究需聚焦参数个性化、联合治疗策略及远程效应机制，推动其向精准医疗方向转化。
