海马回（hippocampus）是大脑负责辨识空间认知与记忆的构造，正常情况下，大脑活动时会透过神经血管耦合（neurovascular coupling）增加血液循环，并带来所需的氧气供给。常见的神经退化疾病阿兹海默症，即是因海马回缺氧受损导致的疾病，又因海马回位在新皮质下方（neocortex）下方不易触及，因此现有研究对于海马回神经血管的作用机制仍所知不多。
英国萨塞克斯大学（University of Sussex）研究团队执行全球首个纪录海马回血氧浓度研究，证实号称“大脑记忆中心”的海马回若缺氧受损，可能是阿兹海默症的前兆。相关成果发表于《Nature Communications》。
比较海马回与视觉皮层神经血管耦合程度
为了探测新皮质下的海马回血氧浓度，研究团队移除小鼠脑部覆蓋海马回的新皮质，在海马回上方植入监测用的颅窗（cranial window），并透过双光子造影（two-photon imaging）、雷射都卜勒流量计（laser doppler flowmetry）、血红蛋白光谱（haemoglobin spectroscopy）技术，比较小鼠海马回背侧 CA1 区域与视觉皮层（V1）神经血管耦合差异。
海马回血管扩张反应差造成低血氧浓度
结果显示，海马回的血流量与氧气浓度皆低于视觉皮层，当神经元活跃时视觉皮层的血管扩张（vasodilatory）、氧气浓度大幅提升，相较之下海马回提升的幅度则低很多。再来，他们进一步证实，海马回中神经元产生血管扩张讯号的能力较视觉皮层中的神经元与星状胶质细胞都低落。此外，海马回神经放电不同步，也导致其神经血管耦合程度低。
在基因表现层次，实验指出海马回中与血管扩增功能相关的 mRNA 转录本较少。细胞型态方面，海马回血管外壁的周细胞（pericyte）也与视觉皮层的不同。
综合而言，海马回因其血管网络与细胞型态差异，导致神经血管耦合程度、血氧浓度较视觉皮层低，而低血氧使得脑部没有足够能量清理 β-amyloid 沈淀物，成为阿兹海默症等神经性疾病的成因。未来，他们也将持续探讨海马回低供氧量的成因，以及在这种情形下增加血流量能否改善其功能，将有助于发展阿兹海默症早期预防的治疗策略。
延伸阅读：阿兹海默症治疗大突破？小分子新药抑制神经毒性蛋白改善患者认知功能参考资料：
1. http://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/55494
2. Nature Communications, 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-23508-y
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