无创纳秒经颅脉冲电场：一种抑制海马区β-淀粉样蛋白并改善阿尔茨海默病模型认知功能的深穿透高场强刺激

Abstract

Abnormal deposition of amyloid-β (Aβ) in the deep-brain hippocampus can impair synaptic transmission and disrupt neural network activity, thereby inducing learning and memory deficits and accelerating cognitive decline in Alzheimer’s disease (AD). Therefore, reducing hippocampal Aβ deposition is an important strategy for delaying AD progression. Existing transcranial electrical stimulation methods are limited by safety thresholds and are difficult to achieve effective field strength in deep brain regions under noninvasive conditions, thus failing to effectively intervene in hippocampal Aβ deposition. Nanosecond pulsed electric fields, which contain abundant high-frequency components and exhibit stronger transcranial penetration capability, may overcome this limitation. In this study, nanosecond transcranial pulsed electric field stimulation (ns-tPFS) was applied with parameters of 500 ns band width, 500 V amplitude, and 5 Hz frequency in a five familial AD mutations (5xFAD) mouse model. First, finite element simulation was performed to determine that the electric field strength generated by ns-tPFS in the hippocampal region could reach 3 × 10⁴ V/m. Then, molecular dynamics simulation was used to evaluate the disruptive effect of this field strength on the structural stability of Aβ multimers. Subsequently, Morris water maze and Y-maze behavioral tests, together with immunofluorescence detection, were conducted to assess the intervention effects of ns-tPFS on animal cognitive function and hippocampal Aβ deposition. The results showed that, under the above stimulation parameters, ns-tPFS could disrupt the structure of Aβ multimers, markedly reduce hippocampal Aβ deposition in 5xFAD mice, and effectively improve their cognitive function. In summary, this study demonstrates, from animal simulations and experiments, the feasibility of ns-tPFS for improving AD symptoms and provides a new research perspective and experimental basis for the noninvasive intervention of hippocampal Aβ pathology.

0. 引言

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是最常见的痴呆类型之一，目前患者人数已超过5 500万，给社会造成巨大的医疗和经济负担^[1]。病理学研究表明，β-淀粉样蛋白（amyloid-β，Aβ）沉积是AD早期发生且最具代表性的病理特征之一^[2–4]。大量研究证实，Aβ从可溶性寡聚体发展为斑块的过程，不仅与突触功能损伤及神经网络活动异常密切相关，还可进一步诱发或加剧神经炎症反应，并可能与后续Tau蛋白病变共同促进认知功能下降^[5-6]。海马体负责记忆的编码、存储与提取，Aβ异常沉积及其导致的神经环路功能紊乱在海马区表现尤为突出^[7–10]。因此，减少海马区Aβ沉积、抑制其形成或促进其清除，是延缓AD病程的重要干预方向。

然而，目前减少海马区Aβ沉积仍面临技术瓶颈，即难以实现对深部脑区的无创有效调控。经颅电刺激（transcranial electrical stimulation，tES）技术具有设备简单、成本低、参数可控且易于重复使用的优点^[11–13]，但其刺激剂量受到头皮感觉耐受性、电极—皮肤界面电化学反应、电流密度安全阈值及组织热效应等因素的限制，难以通过单纯提高外加电流强度来增强深部脑区场强，因此很难同时兼顾刺激的深度与强度。举例来说，以经颅交流或直流电刺激为代表的常规tES，具有调节皮层的兴奋性与节律活动的功效，但其场强在大脑皮层区域通常仅为0.4～0.8 V/m，在海马区等深部区域则降至0.17 V/m左右^[14]。另外，如采取时间干涉电刺激，虽可在一定程度上增加电场的作用深度，但目前仍难以获得超过1 V/m的场强，且目前尚缺乏明确证据证实其能有效降低海马区Aβ沉积^[15–17]。因此，亟需探索新的无创电刺激形式，以在安全可控的前提下更有效地延缓海马区Aβ异常沉积相关病理进程。

有研究表明，为了在安全无创的前提下解决现有tES无法兼顾深度与强度的问题，可将电场刺激时间缩短至纳秒级，引入更丰富的高频成分，从而提高跨颅穿透性能^[18-19]。颅骨的电学参数具有频率依赖性，电场频率的升高能改变跨颅传输及颅内电场的空间分布，使脑区深部组织获得更强的瞬态电场。例如，脉宽为500 ns的方波脉冲，其特征频率约为2 MHz，对应的颅骨电导率将由直流时的0.076 S/m提高到0.156 S/m^[20]。更重要的是，理论计算与实验均表明，高强度瞬态电场能够扰动蛋白聚集体内非共价键的相互作用，降低蛋白聚集体结构的稳定性^[21–24]。因此，高场强的超短方波脉冲电场有望成为干预海马区Aβ病理进程的新方法。

本研究提出了一种纳秒经颅脉冲电场刺激（nanosecond transcranial pulsed electric field stimulation，ns-tPFS）技术，其电场形式为高幅值、超短双极性的方波脉冲（脉宽500 ns，幅值500 V，上升沿20 ns，频率5 Hz）。首先，本研究基于小鼠有限元多物理场头部模型计算颅内瞬态电场的分布，并预测所提ns-tPFS在海马区能达到3 × 10⁴ V/m的峰值场强；随后，利用分子动力学模拟，评估该场强下脉冲电场对Aβ多聚体结构稳定性的破坏作用。此外，本研究在AD模型鼠中实施重复ns-tPFS干预，通过莫里斯（Morris）水迷宫（简称：水迷宫）和Y迷宫测试评价其学习记忆与工作记忆功能，并进一步利用免疫荧光技术定量检测海马区Aβ斑块沉积。本研究旨在从物理场分布、分子结构响应和动物实验验证三个层面，评估ns-tPFS作为一种无创干预海马区Aβ病理进程的新型电刺激方法的可行性，以期为AD的治疗提供新的思路与策略。

1. 材料和方法

1.1. 脉冲电场鼠头有限元仿真

为构建小鼠头部多组织有限元模型，本研究采用1只SPF级成年雄性正常小鼠（品系编号：C57BL/6J）获取头部磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）数据。小鼠体重30 g，购自常州卡文斯实验动物有限公司[批号：SCXK（苏）2021-0013]。相关动物实验操作已通过重庆大学附属肿瘤医院伦理委员会审批（编号：CQCH-LAE-20231020029）。小鼠经阿佛丁麻醉后，固定于小动物磁共振成像系统（BioSpec 70/20 USR，Bruker BioSpin GmbH，德国）进行头部T2加权序列扫描，以增强脑实质、脑脊液及颅骨等组织边界的分辨效果。数据采集完成后，将原始图像数据转换为医学数字成像和通信格式，并导入医学图像处理与三维重建软件3D Slicer 5.0.3（Slicer Community，美国）进行多组织分割与三维重建，依次提取头皮、颅骨、脑脊液、灰质、白质及海马体等结构。其中，模型体素分辨率为0.3 mm × 0.1 mm × 0.1 mm，完成表面平滑和几何修复后，获得多组织高精度鼠头模型。随后，将模型导入有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics 6.2（COMSOL AB，瑞典），对500 ns脉冲电场在鼠头模型中的电场强度和电流密度分布进行有限元仿真分析。仿真所需的组织电导率和相对介电常数等电学参数来源于瑞士信息技术与社会研究基金会公开发布的生物组织介电参数数据库^[20]。考虑到500 ns脉冲电场的主要频谱成分处于兆赫兹级范围，本研究选取该频段下对应组织的电学参数用于有限元仿真。

1.2. 分子动力学仿真

本文采用全原子分子动力学模拟软件GROMACS 2025.2（GROMACS Development Team，瑞典），研究纳秒脉冲电场对Aβ多聚体结构稳定性的影响。将Aβ多聚体置于加离子的显式水溶液中以保持电中性，完成能量最小化和平衡后，施加持续110 ns的模拟刺激。本文采用空间均匀的矩形脉冲电场（脉宽50 ns），场强范围设为0～3 × 10⁴ V/m，以覆盖海马区有限元仿真估算值。分别于t = 10 ns（脉冲上升沿）、t = 60 ns（脉冲下降沿）和t = 110 ns（脉冲结束）提取构象，依据二级结构组成、均方根偏差和回转半径评估蛋白质构象变化。

1.3. 实验动物

本文实验动物选用SPF级10月龄雄性正常小鼠（品系编号：C57BL/6J）和5重突变家族性AD模型（5xFAD）小鼠各20只，体重为25～35 g^[25–27]，均购自常州卡文斯实验动物有限公司[批号：SCXK（苏）2021-0013]。本研究将C57BL/6J正常小鼠随机分为：正常假刺激（wild type sham，WT-sham）组和正常刺激（wild type ns-tPFS，WT-ns-tPFS）组；将5xFAD小鼠随机分为：AD假刺激（AD sham，AD-sham）组和AD刺激（AD ns-tPFS，AD-ns-tPFS）组；每组10只。本文研究的所有动物实验方案均已通过重庆大学附属肿瘤医院伦理委员会审批（编号：CQCH-LAE-20231020029）。

1.4. 无创纳秒经颅脉冲电场刺激

将小鼠以阿佛丁麻醉固定，对其双侧海马体投影区域进行脱毛，并在其上贴附水凝胶电极片。两个刺激组均施加ns-tPFS：双极性方波，幅值500 V，脉宽500 ns，频率5 Hz，正负脉冲间隔1 μs；而假刺激组仅贴附电极，不施加电场。刺激实验自第1天起隔日1次，每次30 min，共10次。刺激结束后，开展行为学测试，并取小鼠脑组织进行后续分析。

1.5. 行为学实验

本研究采用水迷宫与Y迷宫行为学实验评估小鼠的空间学习和短时工作记忆能力^[28–30]。其中，水迷宫实验，包括前期连续5 d的训练阶段，以逃避潜伏期（找到平台所需时间）为指标；从第6天开始，移除平台进行探测，记录穿越原平台位置次数、首次到达平台位置潜伏期及目标象限停留时间，用以辅助评估空间记忆，同时统计游动总路程以排除运动差异。Y迷宫实验中，本文以自发交替率评估短时工作记忆能力，并记录总转移次数以评估小鼠活动能力。

1.6. 免疫荧光检测β-淀粉样蛋白水平

本文取经4%多聚甲醛灌注固定并蔗糖脱水后的小鼠脑组织，制备冠状冰冻切片（20～30 μm）。切片经甲醇固定、乙二胺四乙酸抗原修复（pH 9.0，微波加热），再以浓度为3%的过氧化氢阻断及3%牛血清白蛋白封闭后，加入抗Aβ一抗（4G8, 1∶500, Covance, SIG-39320）^[31]；次日，加入辣根过氧化物酶标记的二抗，孵育1 h，并用酪酰胺信号放大（tyramide signal amplification，TSA）荧光显色试剂（TSA-570/TSA-520）显色；经4′，6—二脒基—2—苯基吲哚复染后封片，于共聚焦显微镜下采集海马体1区（cornu ammonis 1，CA1）及皮层图像；在统一阈值下，用荧光图像定量分析软件ImageJ 1.54（National Institutes of Health，美国）量化Aβ荧光强度，以评估斑块沉积水平^[32]。

1.7. 脑组织透明化与三维荧光成像

本文取经4%多聚甲醛固定后的小鼠脑组织，经磷酸盐缓冲液（phosphate-buffered saline，PBS）漂洗、促渗、荧光探针染色和透明化处理；使用Aβ专一性荧光探针和远红外荧光核酸染料（TO-PRO3）进行双通道标记，透明处理后采用大组织光片显微镜LiTone XL（Light Innovation Technology Limited，中国）逐层扫描全脑，获取561 nm和647 nm通道的三维荧光图像数据^[33]。然后，扫描数据经光片显微成像数据预处理软件LitScan（Light Innovation Technology Limited，中国香港）预处理后，使用三维显微图像可视化与分析软件Imaris 11（Oxford Instruments，英国）完成三维重建与体渲染，以供后续定量分析及展示。

1.8. 统计分析

本文实验数据以均值±标准误差表示，并采用单因素方差分析进行组间差异比较，检验水准为0.05，P < 0.05表示差异具有统计学意义。

2. 结果

2.1. 脉冲电场有限元仿真结果

如图1所示，本文仿真结果表明，ns-tPFS电场在鼠头有限元模型内呈现非均匀分布特征。电场强度模值|E|和电流密度模值|J|的峰值主要集中于两侧头皮电极正下方区域，同时电场沿电极法向穿过头皮和颅骨进入颅腔，随后在脑皮层表面形成相对较高的场强分布区。

图 1.

Mouse head finite element model

鼠头有限元模型

为进一步明确电场传播路径上的分布情况，本研究从头皮电极中心至海马区采样点设置采样线，并给出了峰值时刻采样线路径上|E|和|J|的分布曲线，如图2所示。由图2可知，|E|在头皮层保持较高水平，经过颅骨时出现明显衰减；进入脑脊液层后，由于脑脊液具有较高电导率，|E|进一步降低，而|J|明显升高，表面电流在脑脊液层发生侧向汇流和再分布。随后，|E|和|J|继续经灰质、白质向深部海马区传播，并随传播深度增加逐渐衰减。尽管存在头皮、颅骨及脑脊液等多组织层的衰减与分流作用，海马区域仍可获得一定强度的瞬态电场。此外，施加的ns-tPFS为双极性脉冲，其海马区采样点波形结果具有对称性，因此仅以正脉冲相位代表区间为例进行波形结果展示。由图2右图的波形图可知，海马区电场强度|E_hip|可达3 × 10⁴ V/m，电流密度|J_hip|可达1 × 10⁴ A/m²，表明ns-tPFS在经颅传播后仍可将有效瞬态电场传递至深部海马区，足以实现对深部Aβ斑块沉积的有效干预。

图 2.

Simulated electric field waveform at the hippocampal sampling point and electric field distribution curve along the sampling path

海马区采样点电场仿真波形以及采样线路径电场分布曲线

2.2. 纳秒脉冲电场对β-淀粉样蛋白多聚体结构的影响

基于有限元仿真所得海马区场强量级，开展分子动力学模拟，以探讨ns-tPFS对Aβ多聚体结构稳定性的扰动作用，如图3所示。结果显示，施加电场前Aβ多聚体结构始终较致密稳定，而施加电场后多聚体在脉冲上升沿时刻（10 ns）即迅速解体，结构分散并失去有序堆积，且随场强升高破坏效果增强。脉冲下降沿时刻（60 ns），低场强条件下部分结构发生回落和重排，高场强条件下则继续维持无序碎片化。脉冲结束后（110 ns），施加电场前Aβ多聚体维持富含β-折叠的核心结构，中等场强条件下部分解离，高场强条件下则结构持续不稳定且暴露于溶剂环境。定量分析进一步证实了结构扰动的场强依赖性：10 ns时β-折叠结构比例迅速下降，在高场强条件（3 × 10⁴ V/m）下，下降约90%，并伴随无规卷曲、转角和弯曲等无序结构比例增加。此外，高场强条件下蛋白的回转半径相较于脉冲初期明显增大，随后仅部分回落；均方根偏差于10 ns时明显升高并持续保持高水平。上述结果表明，纳秒脉冲电场对Aβ多聚体结构的破坏效应主要发生在脉冲上升沿阶段，且其破坏程度随场强增强而明显加剧。

图 3.

Molecular dynamics simulation results of Aβ multimers exposed to pulsed electric fields

脉冲电场作用Aβ多聚体分子动力学仿真结果

2.3. 行为学实验结果

2.3.1. 水迷宫实验

水迷宫实验每组小鼠数量为10只。训练阶段，各组小鼠逃避潜伏期均随训练天数增加呈不同程度下降，表明小鼠在连续训练过程中逐渐学习获得平台空间位置信息。WT-sham组与WT-ns-tPFS组逃避潜伏期曲线基本接近，差异无统计学意义［t(18) = 0.16，P > 0.05］，表明在本研究参数下ns-tPFS对正常小鼠空间学习能力影响较小，如图4所示。

图 4.

Results of water maze experiment (number of samples per group n = 10, ^*P < 0.05, ^**P < 0.01)

水迷宫实验结果（每组样本数量n = 10，^*P < 0.05，^**P < 0.01）

训练初期，各组小鼠均处于对水迷宫环境及隐藏平台位置的探索适应阶段，逃避潜伏期整体较长，因此AD-sham组虽较WT-sham组表现出潜伏期延长趋势，但差异不具有统计学意义。随着训练次数增加，WT-sham组逐渐形成稳定的空间定位记忆，逃避潜伏期持续缩短；而AD-sham组潜伏期下降幅度较小，两组学习曲线逐渐分离。至第5天，AD-sham组潜伏期相较于WT-sham组明显延长，差异具有统计学意义［t(18) = 5.38，P < 0.01］，表明AD小鼠空间学习能力受损。AD-ns-tPFS组自第2天起潜伏期呈缩短趋势，并在第5天相较于AD-sham组明显降低，差异具有统计学意义［t(18) = 3.21，P < 0.01］，表明ns-tPFS可改善AD小鼠的平台定位学习能力。第6天探测轨迹显示，AD-sham组的搜索无明显规律，而AD-ns-tPFS组搜索轨迹明显集中于目标象限和原平台区域。在探测实验中，AD-ns-tPFS组的穿越原平台次数（1次增加至2次）［t(18) = 2.12，P = 0.048］、首次到达平台潜伏期（43 s缩短至33 s）［t(18) = 4.20，P < 0.01］、目标象限停留时间（8.68 s延长至12.5 s）［t(18) = 2.33，P = 0.031］均优于AD-sham组，表明其空间记忆明显改善。此外，各组总游泳距离差异无统计学意义［F(3，36) = 1.50，P > 0.05］，因此可以排除运动能力差异的影响；两组正常小鼠（WT-sham组和WT-ns-tPFS组）在探测实验中各项指标差异亦均无统计学意义［穿越次数t(18) = 0.78，首次到达潜伏期t(18) = 0.16，目标象限停留时间t(18) = 0.21，均P > 0.05］。综上所述，ns-tPFS干预可改善AD小鼠空间学习记忆功能，且对正常小鼠认知功能无明显影响。

2.3.2. Y迷宫实验

Y迷宫测试阶段各组小鼠表现如图5所示，其中每组数量为10只。图5中，小鼠探索轨迹热图显示，WT-sham组和WT-ns-tPFS组小鼠探索三臂分布较为均匀；AD-sham组探索轨迹局限且有效交替减少，而AD-ns-tPFS组明显增加了三臂之间的有效往返探索。定量分析表明，AD-sham组的自发交替率低于WT-sham组［t(18) = 7.37，P < 0.01］，表明AD小鼠短时工作记忆受损；AD-ns-tPFS组交替率升高至47.50%，高于AD-sham组［t(18) = 2.12，P = 0.047］，表明短时记忆功能部分恢复，接近正常水平。WT-ns-tPFS组与WT-sham组自发交替率差异无统计学意义［t(18) = 0.56，P > 0.05］。此外，四组总转移次数无明显差异［F(3,36) = 0.08，P > 0.05］，因此排除活动意愿差异的影响。上述结果表明，ns-tPFS干预可在不改变总体活动水平前提下有效改善AD小鼠短时工作记忆功能。

图 5.

Results of Y maze experiment (number of samples per group n = 10, ^*P < 0.05, ^**P < 0.01)

Y迷宫实验结果（每组样本数量n = 10，^*P < 0.05，^**P < 0.01）

2.4. 海马区冠状切片免疫荧光染色结果

海马区冠状切片的Aβ免疫荧光染色结果如图6所示，其中每组样本数量为8个。在AD-sham组小鼠的CA1区，可见大量Aβ斑块呈斑点或团块状密集沉积于锥体细胞层及其周围。经ns-tPFS处理的AD-ns-tPFS组，小鼠该区域内的Aβ荧光强度明显减弱，斑块的数量和体积也明显减少。两组AD模型小鼠的细胞核染色形态无明显差异，未见明显细胞丢失或排列紊乱现象，表明ns-tPFS未造成可见的组织结构损伤。定量分析进一步证实上述观察结果，以AD-sham组为基准归一化后，AD-ns-tPFS组CA1区的Aβ荧光强度降至75.25%［t(14) = 4.30，P < 0.01］，斑块数量从27.13个减少到16.72个［t(14) = 4.54，P < 0.01］。上述结果表明，ns-tPFS能够有效降低海马区深部区域的Aβ斑块沉积量。

图 6.

Immunofluorescence staining results of coronal section of hippocampus (number of samples per group n = 8, ^**P < 0.01)

海马区冠状切片免疫荧光染色结果（每组样本数量n = 8，^**P < 0.01）

2.5. 全脑β-淀粉样蛋白三维透明成像结果

采用三维组织透明联合光片显微成像技术，分析了全脑范围内Aβ的空间分布，其中每组样本数量为8个，如图7所示。需要说明的是，由于AD-ns-tPFS组与AD-sham组的全脑三维渲染图像在整体视觉上的差异不易直接辨识，故图7中全脑及海马区局部三维透明成像图像以AD-sham组代表性样本为例展示，用于显示AD模型小鼠脑内Aβ沉积的空间分布特征；ns-tPFS处理后的Aβ密度变化则通过脑区分割后的定量统计结果进行评价。结果显示，ns-tPFS处理后，AD模型小鼠全脑的Aβ荧光信号整体呈下降趋势，其中在皮层多个联络区尤为明显，如运动区、体感区、视觉区、前扣带区、前边缘区等。同时，少数脑区（如味觉区、听觉区及梨状旁区）Aβ荧光强度轻度升高，表明ns-tPFS作用可能存在空间异质性，或与可溶性Aβ经脑脊液、血液或类淋巴途径的再分布有关。总体而言，三维透明成像结果证实ns-tPFS能有效降低多脑区的Aβ病理沉积，且作用效果存在明显区域差异。

图 7.

Analysis of three-dimensional cleared-brain imaging of Aβ in AD mice (number of samples per group n = 8, ^*P < 0.05, ^**P < 0.01)

AD鼠脑内Aβ三维透明成像结果分析（每组样本数量n = 8，^*P < 0.05，^**P < 0.01）

3. 讨论

ns-tPFS的安全性是评估该技术可行性的关键。既往研究表明，当颅内电流密度较高且持续时间较长时，更易出现组织损伤。例如，在直流tES中，当估算电流密度超过142.9 A/m²且持续时间超过10 min时观察到明显病灶^[34]。相反，施加一些高强度脉冲刺激（如50 mA、200 μs双极性脉冲、300 Hz）并未观察到明显神经元损伤，表明相较于短时峰值电流，时间平均电荷负荷可能更为关键^[35]。本研究的有限元分析表明，在参数条件为幅值500 V、脉宽500 ns、频率5 Hz、双极性脉冲的ns-tPFS刺激下，海马区峰值电流密度可达10³ A/m²量级。然而，由于脉宽处于纳秒尺度，其占空比极低（约10⁻⁶），使时间平均电流和电荷量明显低于常规直流或交流tES；同时，双极性零净直流波形有助于减少持续性法拉第反应及累积热效应^[36–38]。行为学实验表明，正常小鼠在重复刺激后未出现异常表现（水迷宫和Y迷宫测试结果均无明显变化），细胞核染色亦未观察到明显的组织结构破坏。综合上述结果，在当前参数条件下，ns-tPFS具有初步的安全性。

为进一步评估ns-tPFS热效应，本研究对单个双极性脉冲周期内不同刺激幅值下鼠头模型组织温升结果进行仿真。如图8所示，温升高值区主要集中于电极邻近的头皮浅表区域，深部脑组织温升较低；随着刺激幅值由500 V增加至5 000 V，温升范围及幅值有所增加，但整体仍处于极低水平。进一步分析单个双极性脉冲周期内皮肤及海马区温升变化可见，皮肤区温升最高仅为10⁻³ ℃量级，海马区温升保持在10⁻⁴ ℃量级，且未出现持续累积或明显热堆积现象，如图8所示。因此，在本研究的幅值500 V、脉宽500 ns、频率5 Hz参数下，热效应产生的生物学影响相对较小。

图 8.

Simulated temperature rise in mouse head tissues under different ns-tPFS stimulation amplitudes

不同ns-tPFS刺激幅值下鼠头组织温升仿真结果

此外，ns-tPFS作为一种tES的瞬态电场形式，其作用对象并不局限于Aβ多聚体，也可能对神经元及神经网络本身产生一定调控作用。一方面，瞬态强电场可能通过影响神经元膜电位、膜电容充放电及钙离子通道活性，调节突触传递和神经可塑性，从而作用于皮层—海马体学习记忆环路^[39-41]；另一方面，脉冲电场可能诱导轻度氧化应激或调节小胶质细胞活化状态，进而参与Aβ吞噬清除及炎症通路调控^{[19, 42]}。后续仍需结合神经元放电记录、钙成像、突触可塑性检测及小胶质细胞功能分析，进一步阐明ns-tPFS对神经本身的调控作用及其与Aβ病理改善之间的关系。

4. 结论

本研究提出一种新型无创的ns-tPFS方法，用于干预深部脑区海马区Aβ沉积；研究通过有限元仿真、分子动力学模拟以及动物行为学实验、海马区冠状切片Aβ免疫荧光染色和全脑Aβ三维透明成像等多层次方法，系统评估了ns-tPFS的深部穿透能力、高场强特性及其对Aβ多聚体结构稳定性的影响，并验证了其在AD动物模型中的干预效果。结果表明，在幅值500 V、脉宽500 ns、频率5 Hz的刺激参数下，ns-tPFS可在海马区产生约3×10⁴ V/m的瞬时电场，从物理层面破坏Aβ多聚体结构，明显降低5xFAD小鼠海马区Aβ沉积并改善其认知功能。综上所述，在保证初步安全性的前提下，本研究提出的ns-tPFS能够有效干预海马区Aβ沉积相关病理过程，为AD的无创治疗提供了新的研究思路和技术途径。

Funding Statement

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