拯救我們的大腦

哪個器官是我們身體的司令部？

沒錯，就是大腦。大腦是我們身上最複雜的器官，是神經系統的最高中樞，如同司令部，指揮著人體的各個器官。同時，大腦也讓我們有了知覺、意識、記憶等。大腦是如此的重要，一旦大腦失靈，我們的身體就會陷入混亂。

然而，腦部疾病的發病率一直居高不下，且治癒率非常低，給人們帶來了巨大的困擾。面對治療大腦疾病的困難，一些科學家正努力研究新方法來拯救我們的大腦。

神經膠質細胞變成神經細胞

神經細胞（也稱神經元）不會再生是腦部疾病不易治癒的原因之一。人體細胞有些可以再生，有些不能，比如：肝細胞具有很強的再生能力，肝臟移植手術切掉部分的肝臟後，餘下的肝臟會很快長成新的肝臟。但神經細胞不可再生，人出生時，神經細胞數量約為140億個，隨著年齡的增長，神經細胞的數量會逐漸下降，死一個少一個，直到全部凋亡。老年人會比年輕人記性差，是因為他們神經細胞的數量已經少了很多了。

今天，當醫生們遇到神經退行性疾病或腦損傷疾病時，他們能採取的方法只有兩種：第一，想方設法讓剩下的神經細胞存活；第二，強迫受損部位的神經細胞運轉，讓神經細胞重新活躍起來。但最理想的是，讓神經細胞再長出來。如果科學家真能研究出神經細胞再生的方法，這將是神經科學中最令人難以置信的成就之一，但遺憾的是目前沒人能做到。

人的大腦由兩類細胞組成，除了神經細胞外，還有一類是神經膠質細胞。

神經細胞處理大腦信息，是感覺、記憶、思維等各種大腦功能的承擔者；神經膠質細胞的數量是神經細胞的10倍，它填滿了大腦的剩餘空間。很長一段時間裡，科學家們認為，神經膠質細胞唯一的作用是給神經細胞提供營養。直到1990年，美國斯坦福大學的一名研究人員發現了一種特殊的神經膠質細胞，即星形膠質細胞。

星形膠質細胞的形狀像星星一樣，它是哺乳動物腦內分布最廣泛的一類細胞。它們填充在神經細胞之間，支持、引導和分隔神經細胞。同時，星形膠質細胞可以互相傳遞信號（互相交流）；當大腦受到損傷時，這些細胞會被激活，分泌一些神經調節物質，調節神經細胞功能。

雖然星形膠質細胞對神經細胞處理大腦信息很有幫助，但不能代替神經細胞工作，當部分神經細胞死亡時，大腦信息的處理就會受到影響。能不能讓星形膠質細胞也像神經細胞一樣工作呢？最近，德國慕尼黑大學的瑪格達萊納?格茨和她的團隊就發現了將星形膠質細胞轉變成神經細胞的方法。

格茨將某些特定的蛋白質直接注入小鼠的大腦，星形膠質細胞就會轉換成全新的神經細胞，以取代已經死亡的神經細胞。除了成功將活體小鼠腦部的星形膠質細胞轉換成神經細胞外，格茨在實驗室的培養基中也成功地將人腦的星形膠質細胞轉化為神經細胞。

現在格茨團隊正繼續研究如何通過口服藥將這種蛋白質傳遞給小鼠，而不是採取注入的方法。如果成功的話，下一步將是人體試驗。如果她的實驗在人體上能夠成功，將會給未來的大腦醫學帶來巨大的影響。我們也不用太過擔心大腦的衰老和腦細胞的死亡了。

遊戲幫助中風病人康復

在美國巴爾的摩市約翰霍普金斯醫學院，一位病人左右移動著，屏幕上的海豚隨著人的移動而移動，並成功躲過了鯊魚的攻擊。這是一個名叫「我是海豚」的視頻遊戲，它的作用是幫助中風病人恢復身體的靈活性。

目前大多數的治療方法還是刺激大腦在受損後自我修復，即康復治療。人在中風後，部分腦細胞休眠或死亡，這部分腦細胞所控制的身體部位就不能正常運作。例如，有些人左半邊身體癱瘓，就是因為右腦的細胞死亡或處於休眠狀態。對於腦細胞處於休眠狀態的人來說，身體是可以慢慢復原的，因為在不斷地訓練自己的肢體以及刺激腦細胞的過程當中，腦細胞會重新恢復活力，病人就能夠組織手和腳，進行一些簡單的運動。

在研究人員開發出「我是海豚」之前，傳統的康復治療方法枯燥單調，且病人需要付出大量的時間和努力，許多病人都堅持不下去。研究人員認為，中風患者需要的是一種有趣的治療方法，這種方法可以讓他們忘記困難和時間，專心完成遊戲中的挑戰。「我是海豚」遊戲會讓患者不斷移動和扭轉身體受損的一側，以刺激對側的大腦細胞。它在幫助中風患者康復方面非常有效。有一位名叫大衛的病人，他的左臂和左腿因為中風癱瘓了，在玩了「我是海豚」後，他的身體恢復得和正常人差不多。

由此看來，當醫院艱苦的康復訓練變成家庭遊戲時，更多的中風患者可以得到康復，最後像正常人一樣生活。

破解蛋白質密碼

老年痴呆（阿爾茲海默症）和漸凍人（肌萎縮側索硬化症）是生活中常見的疾病，這兩種疾病都屬於神經退行性疾病，而神經退行性疾病是由大腦蛋白質的錯誤摺疊所導致的。

與大多數神經退行性疾病是由一種蛋白質錯誤摺疊所造成的不同，阿爾茲海默症是由兩種蛋白質錯誤摺疊造成的，因此它更複雜。這兩種蛋白質分別是β-澱粉樣蛋白和tau蛋白。

20多年以來，科學家們一直認為β-澱粉樣蛋白對阿爾茲海默症的影響更大，研究重點一直放在β-澱粉樣蛋白上。雖然他們已經開發出了一些方法降低患者腦內的β-澱粉樣蛋白，但患者的病情並未出現明顯好轉。於是美國紐約哥倫比亞大學的生物物理學家安東尼·菲茨帕特里克將關注點放到了tau蛋白上。

菲茨帕特里克首先必須要弄清楚tau蛋白的結構。他將tau蛋白冷凍，用電子顯微鏡將蛋白質圖像放大，從多個角度拍攝它們，然後利用電腦和他自己強大的化學知識，弄清楚它們是如何摺疊的、為什麼摺疊以及如何用藥物來對付它們。目前，菲茨帕特里克的研究已經取得了一些進展，他已經發現了6種不同形式的tau蛋白，它們的長度和特點都略有不同。菲茨帕特里克的研究還在繼續，接下來，他準備繪製出所有錯誤摺疊的tau蛋白圖譜，找出它們分子水平上的差異，解開tau蛋白錯誤摺疊的秘密。如果他能成功，成功戰勝阿爾茲海默症將指日可待。

連接神經系統的纖維

在一次攀岩中，安妮科娃的一個朋友從16米高的地方墜落，她的脊髓受到了嚴重的損傷，身體的一側幾乎不能動了。在後續的治療中，醫生利用大腦刺激裝置讓她恢復了身體的知覺。

大腦刺激裝置一直被用來治療運動障礙，將電極植入到患者腦內，運用電流刺激其大腦深部的某些神經，從而激活這部分神經。但目前大腦刺激裝置還十分可怕，因為它需要將巨大的電極插入大腦。安妮科娃看著朋友痛苦的經歷，她決定要做些什麼。

安妮科娃在美國麻省理工大學取得了光電子學領域的博士學位，然後她在斯坦福大學的神經科學研究室做了兩年的博士後。結合自己的知識背景，她決定設計一種柔性纖維，這種纖維可以植入我們的大腦，通過傳遞信號來刺激神經細胞，同時不會破壞神經系統。

安妮科娃已經取得了不錯的研究成果，包括能夠傳遞電信號的導線，可以傳送液體藥物的微型管和可以傳導光的管道（和光纖類似，光子在中空的管道內部移動）。她將三種導管結合在一起，擰成一股，形成像頭髮絲一樣細小的複合纖維。同時，她設計了一種塗層，該塗層可以暫時使微纖維變硬，便於纖維被植入正確的位置。

美國華盛頓大學的研究人員在脊髓損傷的老鼠身上做實驗，測試了這種神經纖維的性能，發現該神經纖維能很好地將信號傳遞給神經細胞。但安妮科娃表示，在該纖維能夠應用於臨床治療前，我們還要檢查這種纖維的安全性，至少10年以後，它才能真正幫助病人。

雖然安妮科娃現在覺得用三種導管還有點太複雜，但目前她還無法設計出同時包含這三種功能的纖維。

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