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推翻《Nature》:生命不息,神經發生不止……

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上圖顯示了68歲時死亡的男性海馬齒狀回的組織。他在死亡時有一個健康的大腦。在圖片中,新鮮的腦細胞呈紅色,成熟的腦細胞呈藍色。圖片來源: CSIC via Nature

在神經科學領域中,最棘手的爭議之一就是人類大腦是否能在青春期停止發育後產生新的神經元。這一過程稱為神經發生。現在,一項新的研究發現,生命不息,神經發生不止——人類在整個生命周期都可以製造出新鮮的腦細胞。但是阿爾茲海默症患者大腦中的神經元數量會下降,而且這種疾病近年來已經變得愈發普遍了。

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這項新發現有助於臨床醫生在更早的階段診斷阿爾茲海默症,並確定那些最有風險的人,讓他們能從運動和其他促進新腦細胞產生的干預措施中獲益。

幾十年來,爭議將神經科學家們分為兩派:其中一些人認為到成年時,人類的腦細胞數量就已經達到了極限。如去年在《Nature》上發表的一篇論文指出,神經發生過程在青春期停止後會逐漸消失。

但另外一些人則認為新的神經元會在老年時繼續產生。

在這項或有助於解決這一問題的新研究中,來自西班牙馬德里自治大學的研究人員對13名年齡在43至87歲之間死者捐贈的腦組織進行了一系列測試。這些人的大腦在死前從神經學角度看都是健康的。

研究通訊作者、馬德里自治大學神經科學家María Llorens-Martín發現,雖然健康大腦中含有新生神經元,但這個數字隨著年齡的增長而穩步下降。在40至70歲之間時,大腦中新發現的神經元數量從每立方米40000個下降到30000個。他推測,過去之所以未發現這些新細胞,可能與研究方法的局限性有關。

這些新細胞誕生於大腦中被稱為齒狀回的部分。它是海馬體的一部分。海馬體在學習、記憶、情緒和情緒方面發揮著核心作用。新生神經元的逐漸減少似乎是和步入老年後的認知衰退同時發生的。研究表明,人到中年時,每增加一歲,齒狀回中每平方毫米的神經元數量就減少大約300個。

圖片來源:《Nature Medicine》

這項3月25日發表在《Nature Medicine》上的研究表明,科學家們關於大腦是否能產生新神經元存在分歧的原因在於,不同的測試和組織處理方法會帶來不同的結果。

Llorens-Martin說:「在同一個大腦中,我們既可能檢測到很多未成熟的神經元,也可能檢測不到,這完全取決於組織的處理過程。例如去年《Nature》那項研究中的59個人腦組織樣本通常已在固定劑多聚甲醛中浸泡數月甚至數年。隨著時間推移,多聚甲醛會讓神經細胞變成凝膠,這使得熒光抗體很難與雙皮質素(doublecortin,DCX,被認為是未成熟神經元的經典標誌物)蛋白結合。」

去年那篇《Nature》中,在新生兒的大腦(上圖)中新的神經元(綠色)可見,但在35歲的男性(下圖)的腦組織中看不到。圖片來源:《Nature》

在新研究中,科學家們在研究了健康腦組織後,又繼續研究在死前被診斷為阿爾茲海默症患者的大腦。這一次,他們分析了45名年齡在52至87歲之間的腦組織,並在齒狀回發現了數萬個DCX陽性細胞都有新鮮的腦細胞。在顯微鏡下,這些神經元具有年輕時的特徵,光滑而豐滿,而且有著簡單而未發育的分支。這其中也包括一位87歲的老人,他是迄今為止發現的「神經發生」年齡最大的人。

雖然阿爾茲海默症患者也表現出了新大腦神經細胞產生的情況,但是卻與健康大腦顯著不同。即使是在疾病的早期階段,他們大腦產生新神經元的能力也只有健康人的一半或四分之三。

Llorens-Martín說:「這對於老年痴呆症研究領域非常重要,因為你在健康受試者中檢測到的細胞數量總是高於阿爾茲海默症患者的。這表明,一些不同於生理衰老的獨立機制可能會導致新生神經元數量的減少。」她表示,這項研究得以進行要感謝那些慷慨的捐贈者。

她說,大腦掃描技術或許可以在未來檢測到新生腦細胞,並在最早期確診阿爾茲海默症。如果說對嚙齒類動物的研究有何指導意義,那麼最有可能是讓患這種疾病的人從鍛煉、社交和認知刺激中獲益。

英國倫敦國王學院神經發生和精神健康實驗室的負責人Sandrine Thuret說,這篇論文非常及時,並提供另一個有力的證據表明,成人海馬體內正在發生神經發生。

Thuret說,阿爾茲海默症一旦受到影響並得到診斷,就不能通過恢復神經發生來治癒。但是她補充說:「在發病前,有可能將神經發生作為一種標記。如果能通過維持神經發生而阻止或延緩阿爾茲海默症認知癥狀出現幾年,那麼這個結果也是非常棒的。」

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