40Hz 聲光刺激

Neural oscillations have been categorized into various frequency bands that are mechanistically associated with different cognitive functions. Specifically, the gamma band frequency is widely implicated to be involved in a wide range of cognitive processes. As such, decreased gamma oscillation has been associated with cognitive declines in neurological diseases, such as memory dysfunction in Alzheimer’s disease (AD). Recently, studies have attempted to artificially induce gamma oscillations by using 40 Hz sensory entrainment stimulation. These studies reported attenuation of amyloid load, hyper-phosphorylation of tau protein, and improvement in overall cognition in both AD patients and mouse models.

In our lab, we use real-time human EEG data to verify the existence of evoked 40 Hz EEG entrainment response. Based on these evoked responses, we can then tweak the audiovisual parameters to maximize the EEG power. Ultimately, this is assessed by looking at the propogation to the frontal cortex - one of the most implicated regions in aging and AD. 

To this end, we have developed 40 Hz auditory stimuli that are more pleasing to listen to than looking at stroboscopic light, and with higher 40 Hz EEG response in the frontal cortex. We are now working a series of solutions that are free for all to use.

Some of our published work can be found here:

Ke S-C, Lo Y-H, Tseng P. (accepted) The bidirectional effect of attention on gamma sensory stimulation: 40 Hz entrainment is weakened by externally-induced distraction but enhanced by internally-induced distraction. Journal of Alzheimer’s Disease.

Lo Y-H, Ke S-C, Tseng P. (2025) Invisible multi-luminaire  40 Hz flicker does not entrain human electroencephalography. Journal of Alzheimer’s Disease. doi:10.1177/13872877251345352 [link]

Sahu, P. P., & Tseng, P. (2023). Gamma sensory entrainment for cognitive improvement in neurodegenerative diseases: opportunities and challenges ahead. Frontiers in Integrative Neuroscience, 17, 1146687. [link]

Sahu, P. P., Lo, Y. H., & Tseng, P. (2024). 40 Hz sensory entrainment: Is real-time EEG a good indicator of future cognitive improvement?. Neurological Sciences, 45(3), 1271-1274. [link]

Wu, C. S., Lin, T. X., Lo, Y. H., Ke, S. C., Sahu, P. P., & Tseng, P. (2025). Single-session gamma sensory stimulation entrains real-time electroencephalography but does not enhance perception, attention, short-term memory, or long-term memory. Journal of Alzheimer's Disease Reports, 9, 25424823241311927. [link]

[四十赫茲聲光刺激 中文介紹]

阿茲海默症與其他神經退化性疾病長期以來缺乏有效的非藥物治療選項。過去十年間，麻省理工學院與中研院院士蔡立慧教授團隊藉由動物實驗發表了一系列具有治療潛力的新研究：透過40 Hz的感官刺激，誘發大腦皮質產生γ波同步化（gamma entrainment），進而調節微膠細胞活性，促進β類澱粉蛋白與過度磷酸化的tau蛋白的清除。這項技術被稱為GENUS（Gamma ENtrainment Using Sensory stimuli），因為非藥物的特性，使其成為神經退化疾病非藥物治療的熱門新興研究方向（綜合文獻回顧請參考Sahu & Tseng, 2023）。

這裡值得注意的是，40 Hz並非指重低音的頻率，而是任何一個燈光或聲音（甚至按摩椅的震動）都可以用每秒40段的切割方式切成40 Hz。以光為例，這種頻率看起來類似燈泡即將故障前的明顯閃爍；聲音則類似收訊不佳的收音機，呈現斷斷續續的效果。一般實驗會使用閃爍的白光或斷續的白噪音以涵蓋完整的光或聲音頻譜，確保視網膜或耳膜刺激的最大化，然後再切割為每秒40次的刺激。

蔡院士團隊的研究基礎建構在γ波段與腦認知功能的假說之上，即γ波段（30–80 Hz）在感知、注意與記憶等功能中扮演「同步化」的關鍵角色，而神經退化與認知障礙的進程有部分來自於γ波段的衰弱。一旦這類節律在老化或阿茲海默症早期階段減弱，神經間的資訊整合與可塑性便會受阻。因此，透過外部感官輸入（如光的閃爍或聲音的調制）來重建這類內源性節律，便成為一種神經補償的治療策略。然而，從小鼠實驗跨越到人體應用，不僅面臨技術上的尺度調整，更需克服神經動態本質的差異。舉例而言，人類大腦皮質厚度、感官處理的複雜程度皆遠高於鼠類，相同的刺激參數可能無法直接產生類似效果，這也正是目前轉譯到臨床應用上的關鍵挑戰

目前已有多項設備進入商品化階段，其中美國新創公司 Cognito Therapeutics 的聲光刺激設備使用的參數與MIT動物實驗參數類似，不強調舒適，較強調療效，目前在美國已進入FDA第三期臨床試驗，本人對該產品保持謹慎的樂觀態度。另一方面，丹麥的Optoceutics則開發強調舒適度的光板，利用多光源互補的技術，降低閃爍感。然而，降低閃爍感的代價就是腦波共振效果會降低，也因此該產品目前雖有短期腦波實驗的證據，但腦波共振的效果卻因為降低閃爍感的技術而大打折扣，且目前尚無病人長期追蹤與認知提升的數據。最後，台灣本土的台達電也出了一盞M+護智燈，亦強調舒適不閃爍，但經本人實驗室腦波測試發現，其參數根本無法誘發40Hz腦波同步，存在不實宣傳的疑慮。

上述產品的陸續推出，象徵40 Hz技術正逐步邁向臨床與商業化。然而，蔡院士團隊的動物研究多採每日一小時，持續30天甚至六個月的刺激模式。這種長期固定模式使我好奇：短時間的刺激是否也能產生認知效益？這不僅關乎實際應用的可行性，也涉及其背後的神經機制。

單次短時間刺激也有效？多面向認知測驗給出答案

為了釐清短期刺激是否具備行為效益，我們在 Wu et al.（2025）的研究中設計了一項受試者只需接受20分鐘40 Hz聲光刺激的實驗。此外，有別於過去研究僅單一看記憶功能，我們在該實驗進行多項涵蓋不同認知功能的測驗，包括視覺感知、注意力、短期記憶與長期記憶。然而，研究結果顯示，接受40 Hz聲光刺激的組別在所有任務中的表現，無論是反應速度或正確率，皆未顯著優於控制組。因此，單次短時間刺激可能不足以產生立即的認知效果，這個結果支持40Hz聲光刺激需要某種長期累積足夠效果量的機制（如膠淋巴系統），並點出未來商品可能需要在劑量效果與舒適性中做一個平衡的選擇。

聲與光：哪一種更適合長期γ刺激？

既然聲光刺激需要長期使用，沒有捷徑，那舒適度（不論是光的亮度或聲音的音量）勢必將成為未來商品化考量的重點。有鑑於此，我們在 Sahu, Lo, & Tseng（2023）的研究中，針對聲與光刺激所誘發的腦波強度直接進行比較。與過去研究不同的是，我們不執著於控制光與聲音的「物理強度」。反而，我們控制的是受試者的「主觀舒適程度」，也就是讓受試者在聲與光兩種刺激條件下，分別把聲音和光調整成「可忍受每天一小時」的音量或亮度，再觀察腦波反應。

結果顯示，在相同舒適度條件下，聲音刺激在聽覺皮質與額葉誘發的γ波顯著高於燈光刺激，意味著聲音在實際應用上不僅更容易被接受，也可能具有更高的誘發效率。這項發現對於提升使用者體驗與刺激效果的穩定性相當有啟發性，也因此本人實驗室後續的研究重點已逐漸往聲音刺激方向調整。

長期使用舒適性：注意力扮演重要的角色

既然聲音比較適合長期使用，我們實驗室便開始探討一般人在聽40 Hz聲音刺激時會發生的使用情境，希望能對刺激的使用方式提供一些有科學證據力的建議。而針對聽覺刺激，我很難想像使用者專心戴著耳機聽一小時，相信大部分使用者應該會邊聽邊分心，開始想著晚餐要吃什麼，或是接下來的待辦事項等。因此，我們在 Ke, Lo, & Tseng（2025）的研究中，特別針對「注意力狀態」與腦波誘發效果的關係進行探討，設計出三種常見使用情境：

1. 主動專心情境：要求受試者專心聽聲音刺激，盡最大努力不分心

2. 內在分心情境：要求受試者邊聽聲音刺激邊放空，或想明天的待辦事項，模擬一般人針對無聊的聲光刺激會自主分心的情境。

3. 外在分心情境：將切成40 Hz的音檔，搭配沒有切割的podcast訪談片段同時撥放，讓受試者聆聽，模擬坊間利用音樂搭配40 Hz的做法，讓使用者不覺得40 Hz無聊。

令人驚訝的是，受試者在內在分心的狀態下反而誘發最強的γ腦波共振反應，這跟國外部分研究不太一致，我們還在研究其中的原因，目前推測這可能與腦內的「隨機共振效應」（stochastic resonance）有關，即在神經系統中，適度的內部波動（例如注意力狀態）能放大微弱的感官輸入訊號，提升同步化程度。若這個結果可在不同情境下被反覆驗證、複製的話，那未來使用者至少在使用聲音刺激時，可以思考其他事情，不會完全浪費該時段。而聲音刺激的廠商則可注意，相較於要求使用者保持高度專注，未來的產品或許應該引導使用者進入放鬆或冥想式的分心狀態，藉此提高誘發強度與每日持續使用的意願。

市面上的γ刺激產品，真的有效嗎？

當40 Hz聲光刺激進入商品化階段，市面上出現眾多標榜40 Hz刺激的產品，然而這些產品是否真正產生有效的神經反應，尚缺乏系統性驗證。我們在 Lo, Sahu, & Tseng（2025）中，針對台達電的M+護智燈進行腦波驗證。該產品市售價格將近一萬台幣，並標榜舒適不閃爍的40 Hz效果。然而，我們測了十位受試者的腦波，皆無法看到強化的40 Hz腦波。由於聲光刺激的效果量強大，所以樣本數不論多小，每一位受試者都應該要有40 Hz腦波增強的效果。因此，十位受試者皆無強化的40 Hz腦波效果無疑是一個警訊。

由於該產品目前已經以「護智」之名進行市場行銷，本人認為這個研究結果需要被學界與業界重視。如果連視覺皮質都無法觀察到同步現象，那麼同步訊號幾乎不可能被傳導到前額葉與內側顳葉等失智症的關鍵腦區（而我們也確實沒觀察到這些腦區有增強的40 Hz腦波訊號）。因此，未來聲稱可產生40 Hz腦波同步的新產品，除了功能設計與安全性外，其生理效應亦需具備客觀數據支持，尤其該提出有力的神經共振數據來佐證其效果，才能確保使用者獲得實質效益。

結語與展望：邁向有用且好用的神經共振科技

綜合本系列研究，本人的實驗室從不同角度探討了40 Hz感官刺激作為認知提升工具的潛力與限制（Sahu & Tseng, 2023）。我們發現，單次短時程刺激並不足以產生認知效益，顯示40 Hz的行為效果需要時間或劑量上的累積（Wu et al., 2025）。我們也證實使用者的注意力狀態會顯著影響腦波同步強度（Ke, Lo, & Tseng, 2025），而聽覺刺激在相同主觀舒適度條件下，誘發效果優於光刺激，顯示其在長期使用情境中具有更高的潛力（Sahu, Lo, & Tseng, 2025）。最後，透過對市售產品的神經共振驗證，我們指出目前至少一樣市面上的設備雖標榜40 Hz刺激，實際誘發強度卻不足以達到神經同步門檻，突顯出建立科學驗證標準的重要性（Lo, Ke, & Tseng, 2025）。當然，這些腦波與行為層次的觀察仍需透過神經分子層次的研究來釐清40 Hz聲光刺激究竟如何影響神經健康、膠質細胞反應與病理蛋白代謝等過程。但需要注意的是，細胞與神經分子層次的研究亦需考量聲光刺激之生理路徑等變因，例如視網膜感光細胞的敏感度與閾值，雖然感光細胞本身不是40 Hz聲光刺激的神經機制，但其活化的程度卻會直接影響到更下游的40 Hz神經共振效果。細胞與分子層次的研究若不將這些生理路徑納入考量，則將無法對40 Hz商品或醫材提供建言。

如果神經分子機制才是重點，那腦波研究還需要繼續做下去嗎? 這裡值得強調的是，有40 Hz腦波同步的現象尚不足以直接推論未來療效，仍需追蹤數個月後觀察認知表現與腦內變化。然而，反過來的邏輯卻很容易解讀—若在當下都無法誘發穩定的腦波同步反應，那麼未來發生治療性改變的可能性幾乎是零。因此，現在有腦波同步不代表半年後必然有療效，但現在如果連腦波同步都沒有的話，那半年後也絕對不可能有療效，可謂「腦波同步不是萬能，但沒有腦波同步可是萬萬不能」。

也正是基於這個邏輯，我們將持續透過腦波作為驗證工具，搭配我們對神經共振已知的理論基礎，有系統性的測試不同刺激參數、使用條件與產品設計，以奠定40 Hz聲光刺激的臨床轉譯之必要基礎。我們相信，唯有從神經科學、心理學與工程技術三方協同合作，40 Hz聲光刺激技術方能真正落實於臨床與日常生活，成為促進認知健康與延緩老化的可行手段。