PBM療法於大腦之應用
1. 活化細胞能量：PBM 透過光線活化線粒體，關鍵是提升細胞色素c氧化酶 (CCO) 活性，進而快速增加細胞能量 ATP，為大腦補充能源。
2. 多重保護機制：此療法能增加腦部血流與氧氣，並具備抗發炎、抗氧化與抗細胞凋亡的多重功效，全面性地保護神經元。
3. 促進神經再生：PBM 能刺激神經營養因子 (BDNF) 分泌，促進神經再生與新連結，有效增強學習與記憶所需的突觸可塑性。
4. 臨床應用廣泛：臨床證實 PBM 對中風、腦外傷、阿茲海默症及憂鬱症等具治療潛力，亦能提升健康者的認知功能。
5. 獨特的全身效應：PBM 的效果不限於照射區域，照射身體其他部位也能增強免疫或誘導幹細胞遷移，間接保護並修復大腦。
6. 未來治療新星：PBM 具備安全性高、副作用少、成本較低的優點，是極具潛力的新型治療選項，有望成為未來神經康復的重要療法。
腦部光生物調節療法 (PBM)
一篇綜合性回顧：從分子機制到臨床應用
本回顧深入探討 PBM 這一前沿技術，解析其如何利用低功率光線調節神經功能。我們將從核心的分子作用機制出發，探索其對神經系統的多方面生物學效應，並檢視其在各種腦部疾病中的臨床應用潛力。
光生物調節療法 (PBM) 作用於神經細胞的示意圖
核心分子機制
PBM 的精髓在於其精確的光化學作用，而非熱效應
線粒體細胞色素c氧化酶 (CCO)
此為最關鍵機制。PBM 光能解離抑制性的一氧化氮 (NO)，重啟線粒體引擎，迅速提升 ATP 能量供應，從根本改善細胞狀態。
光/熱敏感離子通道
光能引發的微溫變化可激活 TRP 通道，允許鈣離子 (Ca²⁺) 內流，如同信號彈般觸發一系列細胞內部的信號傳導。
逆向線粒體信號傳導
線粒體功能提升後，會產生 ROS 等次級信使，反向調節細胞核中的轉錄因子，從而引發長期的基因表達（也就是指揮細胞依據DNA藍圖製造特定蛋白質的過程），並帶來生物學效應。
多面向的神經生物學效應
分子機制的啟動，最終轉化為對大腦多維度的功能性改善
PBM 對腦組織的功能性效應示意圖
提升神經元生物能量
透過活化線粒體中的細胞色素c氧化酶，直接增加作為細胞能量貨幣的ATP產量，確保腦組織在高代謝活動下仍有充足的能量供應。
腦血流量與血管新生
促進一氧化氮(NO)釋放以擴張血管，增加腦血流量(CBF)與氧氣供應。同時，透過調節VEGF等因子，促進新血管生成，優化血液循環。
氧化壓力
在低劑量下，能精準調節線粒體產生的活性氧物種(ROS)，協助細胞維持氧化還原平衡，進而減輕氧化壓力對神經元的損害。
神經發炎抑制
展現強大的抗發炎能力，能抑制神經發炎關鍵角色—小膠質細胞的活化，並阻斷NF-κB等發炎信號通路，有效降低發炎反應。
抗細胞凋亡與神經保護
透過穩定線粒體膜電位、抑制凋亡蛋白(caspase-3)活性，並調節Bax/Bcl-2蛋白比例等多重機制，有效防止神經元死亡。
神經再生與突觸生成
增加如BDNF等神經滋養因子的表達，如同神經元的肥料，支持其生長與分化，並促進突觸生成，增強學習與記憶的基礎。
對內在腦部網絡的影響
能調節預設模式網絡(DMN)、顯著性網絡(SN)等關鍵腦功能網絡的活動與連接，恢復其平衡，進而改善腦損傷患者的認知功能。
全身性效應與臨床應用
PBM 的影響力不僅限於照射區域，其全身性效應為治療開闢了新途徑，並已在多種腦部疾病的臨床試驗中展現巨大潛力。
全身性效應的關鍵在於其可能增強免疫活性、調節細胞因子，甚至誘導骨髓中的間充質幹細胞遷移至大腦進行修復。
潛在臨床應用領域
- • 中風： 展現神經保護和神經修復的潛力。
- • 腦外傷 (TBI)： 改善睡眠、社交功能和認知表現。
- • 阿茲海默症： 初步研究顯示能改善情緒、睡眠和認知。
- • 帕金森氏症： 有助於改善運動和認知能力。
- • 憂鬱症： 在減輕憂鬱和焦慮症狀方面顯示出前景。
- • 健康受試者： 增強注意力、記憶和執行功能。
結論與未來展望
PBM 在神經科學領域的前景光明，為傳統藥物治療面臨挑戰的神經系統疾病提供了一個極具潛力的替代方案。憑藉其良好的安全性、無顯著副作用及相對低廉的成本，PBM 有望在未來成為神經康復領域的重要療法，並應擴展研究至更廣泛的精神疾病。