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[0154] 7LapchakPA，DeTaboadaL(2010) ·"Transcranialnearinfraredlaser treatment(NILT)increasescorticaladenosine-5'-triphosphate(ATP)content followingembolicstrokesinrabbits"·BrainRes.1306 :100-105.
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[0163] 来源：RojasJCandGonzales-LimaF(2011) ·"Low-levellighttherapyof theeyeandbrain" ·EyeandBrain. 3 (64)updatedandmodified.
[0164] 如由图17和表2的流程图所示，大脑的治疗响应的关键在于存在光感受器 呼吸酶，其存在于所有细胞线粒体、细胞色素氧化酶中。细胞色素氧化酶表示代谢活 动的最好已知神经内标记；并且其酶活动与自由基代谢、细胞死亡通路以及谷氨酸能 (神经递质相关的）活动紧密耦合，对于学习和记忆是重要的[参见例如Wong-Riley MT(1989)."Cytochromeoxidase:anendogenousmetabolicmarkerforneural activity".TrendsNeurosc. 12(3) :94-101]·
[0165] 光感受器，不像在眼睛内部发现的光感受器，不处理光能量，而是相反为普通代谢 通路的部件部分。光感受器对光谱的可见红区域和近红外区域中的光是敏感的，并且能够 将这些红外波长和近红外波长的吸收光转换成三磷酸腺苷（ATP)的细胞能量分子。
[0166] 当（在低能量水平的）这些可见红外波长和近红外波长的光进入活细胞（包括神 经细胞）时，光能量通过调节内部线粒体功能、神经内信号传送系统以及氧化还原状态来 调制细胞的代谢活动（光生物调制）。此外，经验性实验示出神经元的电活动的光神经生 物调制能够独立于热效应来实现[参见ForkRL(1971)."Laserstimulationofnerve cellsinAplysia".Science. 171(974):907-908].同样重要的是，当在低能量水平被采用 并被递送时，脑吸收的光能量的治疗效果不伴随任何实质性并发现或主要副作用。因此，在 大脑的神经元基本上影响活身体的所有功能和活动的情况下，调制光能量对大脑施加的影 响因此影响人类的整个医学生命。
[0167] 在细胞水平，细胞色素氧化酶对红光和近红外光的敏感性可以通过发色团在蛋白 质结构中的作用来解释。发色团是存在于所有光感受器中的有机结构实体，所有感受器例 如存在于眼睛中的光感受器并且所有感受器给我们对颜色的感知。这些发色团将吸收仅仅 特定光波长并且排斥所有其他波长；并且已知发色团中的细胞色素氧化酶接受红光能量和 近红外光能量。
[0168] 这些潜在事实准确地识别光能量辐照的潜在影响，所述光能量辐照能够有目的地 按需被导向到活大脑的一个或多个解剖部分中，从而得到针对各种医学上公认的神经障碍 和病理状态的有益治疗和针对各种医学上公认的神经障碍和病理状态的预防。
[0169] 神经系统中的光感受器：
[0170] 尽管早前报告的动物实验揭示了大脑中的光感受器的存在，但是仅仅是在2000 年首次报告的那些特定实验和经验性结果正确地证明分离的线粒体对利用在光谱的红区 和近红外区域中的单色光的辐照敏感。因此，经验上证明利用红低功率激光照射分离的 大鼠肝线粒体增加ATP合成和耗氧量[KaruT(2000)."Mechanismoflow-powerlaser lightactiononcellularlevel".ProcSPIE. 2000;4159:1-17]·
[0171] 另外，经验上已经证明受损的线粒体氧化代谢与神经退化相关联[参见 Wong-RileyMTetal(2001) ·"Lightemittingdiodetreatmentreversestheeffect ofTTXoncytochromeoxidaseinneurons".Neuroreport· 12(14) :3033-3037].此外，研 究学习披露暴露于低水平红光的大鼠神经培养细胞示出在细胞色素氧化酶活性中的增加 [参见Wong-RileyMTetal(2005)."Photobiomodulationdirectlybenefitsprimary neuronsfunctionallyinactivatedbytoxins:roleofcytochromecoxidase'，·JBiol Chem. 280(6):4761-4771].
[0172] 因此，旨在活体改善线粒体代谢的光调制方法和系统被认为是对病变的和普通 脑组织的功能具有重大益处。这样的光调制方式还被认为是能够缓解人类的疼痛[参见 ChowRtetal(2009) ·"Efficacyoflow-levellasertherapyinthemanagementof neckpain:asystematicreviewandmeta-analysisofrandomisedplacebooractive treatmentcontrolledtrials".Lancet.374(9705):1897-1908]〇
[0173] 还值得注意的是，在大脑上的光辐照的效果被观察为在具体波长范围中是有效 的。调解光的效应的初级光感受器不仅仅局限于线粒体；在细胞中吸收光的分子被认为 是呼吸链的一部分[参见KaruT(1989)·"Laserbiostimulation:aphotobiological phenomenon".JPhotochemPhotobiolB. 3(4):638-640]〇
[0174] 均衡和内稳态：
[0175] 应意识到，当光感受器（例如细胞色素氧化酶）不对另外的光刺激做出响应时出 现一个点或阶段。该关键事件当光感受器完全通过吸收的光能量被完全减少或被完全氧化 时发生；因此，光感受器能够仅仅在它们处于其中间阶段中时对光能量暴露做出响应[参 见KaruTI,etal(2008)·"Absorptionmeasurementsofcellmonolayersrelevantto mechanismsoflaserphototherapy:reductionoroxidationofcytochromecoxidase underlaserradiationat632. 8nm'，·PhotomedLaserSurg. 26 (6) : 593-599] 〇
[0176] 因此，当光感受器变得被完全减少或被完全氧化时，另外的顺序的低功率辐照将 不产生来自光感受器的另外的代谢活动。这指示身体中的活细胞已经在它们被前内稳态时 编码了动作潜力限制；并且因此，大脑的神经元具有积极地对光辐照做出响应仅仅直到它 们到达内稳态的状态的潜力。
[0177] III.适合于光辐照处置的神经状况
[0178] 存在许多潜在的神经状况能够获益于对活体大脑的一个或多个区域的显性光辐 照。下面概要地描述这些医学状况中的一些。
[0179] 另外，将指出并认识到，广泛的其他神经疾病、障碍以及病理状态还被设想为可使 用本发明在治疗上有效地处置的。这些其他神经状况的示例被预期为包括：癫痫、偏头痛、 慢性疲劳综合症、脑炎、多发性硬化症、焦虑障碍、注意力缺陷障碍、精神分裂症和学习障 碍。
[0180] 对中风、神经创伤、认知和情绪心理状态的处置：
[0181] 对与对中风、神经创伤、认知、情绪状态和类似的神经障碍的处置相关的人类和动 物研究进行了良好的文档记录[参见例如RojasJC，Gonzalez_LimaF."Lowlevellight therapyoftheeyeandbrain'，·EyeandBrain. 2011 ;3:49-67] 〇
[0182] 作为系统身体健康的神经控制中心的大脑对所有身体健康具有直接影响。例如， 作为系统内稳态的关键调节腺的下丘脑的健康对总体身体健康具有深刻影响；并且因此， 功能上改进的下丘脑将伴随地产生较大程度的系统内稳态。
[0183] 此外，研究学习已经广泛地调查了针对中风和神经创伤两者的大脑辐照。例如， Uozemi等人的最近研究已经证明经颜地递送的低能量光能够将血液流增加30%[Uozumi Yetal(2010)."Targetedincreaseincerebralbloodflowbytranscranial near-infraredlaserirradiation'，·LasersSurgMed. 42 (6) : 566-576] 〇
[0184]利用光辐照得到的这样的证明的益处已经伴随一氧化氮产生的重大增加，与血管 壁的松弛相关联的实现改善的血液循环的机制。因此，脑血流被示出为在被处置的和未被 处置的半球两者中增大。此外，利用光辐照预处置的对象示出在堵塞的时间段期间改善的 血流，具有稳定的身体温度、心率和呼吸率。总体结果是在中风事件期间在凋亡细胞中的重 大减少。
[0185] 利用低水平近红外（NIR)光的规则辐照也已经被发现与在中风事件之后的重 大神经恢复相关联[参见DetaboadaLetal(2006)."Transcranialapplication oflow-energylaserirradiationimprovesneurologicaldeficitsinrats followingacutestroke".LasersSurgMed. 38(1) :70-73]D 另外，这些恢复效果与在 室下区中的增大的神经元增殖和迀移相关联，室下区在神经形成中发挥作用[参见Oron etal(2006).αLow-levellasertherapyappliedtranscraniallytoratsafter inductionofstrokesignificantlyreduceslong-termneurologicaldeficits"· Stroke. 37(10) :2620-2624 ;还参见LamplYetal(2007)."Infraredlasertherapy forischemicstroke:anewtreatmentstrategy:resultsoftheNeuroThera EffectivenessandSafetyTrial-1(NEST-1)"·Stroke.38 (6):1843-1849]〇
[0186] 对创伤性脑损伤的处置：
[0187] 公开的研究学习已经提供低水平光辐照对细胞色素氧化酶的效果的活体证据并 且一氧化氮的释放在不仅针对局部缺血而且针对创伤性脑损伤的光辐照治疗的神经保护 动作中发挥重要作用[参见NaeserMAetal(2010)."Improvedcognitivefunction aftertranscranial，light-emittingdiodetreatmentsinchronic,traumaticbrain injury:twocasereports" ·PhotomedLaserSur. 29 (5) : 351-358] 〇
[0188] 对神经退化性疾病的处置：
[0189] 大脑的光辐照已经被发现以支持活体神经退化。因此，光能量辐照能够在治疗上 处置一系列不同的神经退化疾病和障碍，例如帕金森疾病，其特定于黑质、位于下丘脑后面 的中脑区的一部分；并且其能够利用NIR光波长到达。
[0190] 鉴于这些有益治疗效果：在使用如小鼠的小动物的研究中，证明在670nm波 长的低水平光辐照帮助防止在黑质中的多巴胺能细胞的损失[参见ShawVEet al(2010) ·''NeuroprotectionofmidbraindopaminergiccellsinMPTP-treatedmice afternear-infraredlighttreatment'，·JCompNeurol. 518 (1) : 25-40] 〇
[0191] 然而，更长波长的光能量[例如近红外光（NIR)]被认为对于诸如人类的更大哺乳 类对象是更可行的。
[0192] 对痴呆和阿尔茨海默疾病的处置：
[0193] 神经退化能够导致通常以痴呆在医学上识别的认知障碍。因此，引起改进的血流 证明用于解决并处置血管性痴呆的真正治疗潜力。
[0194] 阿尔茨海默疾病，尽管在医学上是痴呆的形式，明显具有各种不同的原因。该 神经退化状况的早期征兆/症状通常被披露为以减少的细胞色素氧化酶活动的形式 的区域性大脑代谢缺陷，即阿尔茨海默疾病的潜在风险的明显征兆[参见VallaJet al(2001) ·"EnergyhypometabolisminposteriorcingulatedcortexofAlzheimer's patients:superficiallaminarcytochromeoxidaseassociatedwithdisease duration" ·JNeurosci. 21(13):4923-4930]〇
[0195] 因为利用红光能量和红外光能量的大脑辐照明确地激活细胞色素氧化酶，所以光 辐照处置流程能够帮助管理完全阿尔茨海默疾病状态的症状发作。
[0196] 对抑郁症和类似的情绪缺陷的处置：
[0197] 诸如抑郁