颠覆认知!新实验表明成人大脑不会再生成新神经元

作者 | 发布日期 2018 年 03 月 08 日 17:45 | 分类 医疗科技 , 生物科技
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【Technews科技新报】过去半个世纪以来,神经科学界最激烈的辩论之一就是人类大脑在成年之后是否还有新神经元生成,决定了大脑是否具备自我汰旧换新的能力。最近一项新研究颠覆了自 1990 年代以来科学家对成人神经生成的狂热。实验表明,人类大脑在青春期后就完全停止发育,如果你在成人大脑中还发现神经生成,不好意思,那是万中选一的极罕见现象。



“成人大脑无法生成新神经元”是神经生物学界长达好几世纪的“教条”,所以 1960 年代美国麻省理工学院生物学家约瑟·奥特曼(Joseph Altman)首先透过啮齿类动物实验,提出新神经元可能会于成年哺乳动物的大脑生成时,并未受到大家重视;直到 1980 年代纽约洛克菲勒大学神经科学家 Fernando Nottebohm 证实,新的神经元确实在鸣禽动物大脑的某些区域生成并发挥作用,1990 年代后更多实验证据不断冒出,才开始吸引大批神经科学家投入相关领域研究。

不过能在成年大脑新生神经的区域不多,其中一区是位于海马回(hippocampus)内的齿状回(dentate gyrus,简称 DG),海马回认为是负责学习记忆与情绪反应,因此新生神经元常认为有助于促进形成新记忆及其他认知功能,大量研究都朝着治疗阿兹海默症、抑郁症等脑部疾病发展,甚至已有研究人员提出抗抑郁药物如氟西汀(商品名“百忧解”,Prozac)能随神经生成而发挥更佳效用。

但 30 年过去,曾是 Fernando Nottebohm 实验室旗下的研究生 Arturo Alvarez-Buylla,现为以医科和生物技术闻名的加州大学旧金山分校(UCSF)神经外科教授,其实验室人员最近发布的新论文直接颠覆早期研究:不好意思,在成人海马回发现神经生成(neurogenesis)是极其罕见的现象,根据他们 59 份脑部样本研究结果证明,神经生成在童年时期大幅下降,13 岁以后基本上再也检测不到新的神经元。

也就是说,人类和啮齿或鸣禽动物不同,它们的大脑某些区域终其一生都会持续产生新神经元,但人类大脑却自青春期之后就不会再发生这种现象。这一新发现将对大量现有研究提出挑战,不过作者倒是乐观,他们说这可能为人类大脑如何在没有新神经元供应的情况下适应学习打开另一扇研究大门。

▲ 绿色部分为海马回中的新生神经元,从左至右分别为新生儿、13 岁、35 岁的大脑样本。(Source:加州大学旧金山分校

新研究由 Arturo Alvarez-Buylla 实验室研究员 Shawn Sorrells、UCSF 神经学助理教授 Mercedes Paredes 等人领导,论文发布在《自然》期刊,研究样品包括 37 个尸检样本和 22 个癫痫患者经手术治疗摘除的组织。

团队分析这些样本中新生神经元和神经干细胞数量变化,以各种抗体鉴定不同类型的细胞,发现新生儿的齿状回确实有大量神经生成证据,但幼婴的齿状回神经生成数量已减少 5 倍;1~7 岁的儿童期间,新神经元数量持续下降 23 倍,13 岁之后神经生成已完全消失。

没有新神经元生成意味着大脑不能无限期记忆学习,随着时间推移,人终将不可避免淡忘某些事,但研究人员相信,神经生成缺失不一定是件坏事,反而能区别人类大脑与其他动物有何不同。

Arturo Alvarez-Buylla 已经预见这份新研究将引来激烈辩论,比如瑞典干细胞专家 Jonas Frisén 已经反驳该团队使用的抗体标记不可靠,且有其他团队使用相同检测技术观察到成人神经生成;加拿大英属哥伦比亚大学神经科学专家 Jason Snyder 则说,这项实验已经可以说是神经生物学中最好的研究之一,但由于研究神经生成非常困难,高质量脑组织样品供不应求,且每个样本只能告诉你大脑的某个部位在某个时间点发生了什么,以前也有研究间接证明成人海马回有神经生成,所以这领域的意见依然会持续分歧。

(首图来源:Pixabay

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