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脑科学的激烈争辩,成人大脑能否生成新神经元?

2024-11-01 215

距今一个世代以前,科学家普遍认为人只要进入成年期,大脑就会停止产生新的神经细胞(nerve cell)。但 20 年前,科学家反驳这个负面想法,表明成年人大脑事实上有自我回补的功能。这个发现也许能提供对抗抑郁症和阿兹海默症等疾病的方法。

然而在 2018 年,一些相互矛盾的证据浮出台面,激烈的争辩再次爆发。现今我们仍无法确认成人大脑能否产生新的神经细胞。

2018 年 3 月 7 日发表在《自然》(Nature)期刊的一篇研究报告展开这场争辩。研究人员发现成人死后的脑组织完全缺乏分裂神经细胞或神经元(neuron),这和过去让科学界确信成人可制造新神经细胞的几项证据相互矛盾。一个月后,另一个研究小组在《Cell Stem Cell》期刊发表相反的报告,描述他们在人死后的大脑发现新生的神经元。但又在 7 月,第三组研究团队在《Cerebral Cortex》发表他们未在死后大脑发现任何新神经元。这些彼此抵触的研究结果在科学界掀起激烈的辩论,许多神经科学家更是透过评论和观点文章加入战争。

大脑是否有自我恢复能力依然是个无解问题。1998 年,科学家发表第一个关于脑细胞且鼓舞人心的消息,当时他们使用一种化合物标记大脑新生神经元的 DNA,观察大脑是否有新生神经元。结果发现化合物出现在成年人的海马回(hippocampus)细胞,海马回是对学习和记忆很重要的脑结构。这个结果及 2013 年另一个使用不同标记方法的研究均表明,大脑在整个生命过程均有能力制造神经元。

尽管最近出现许多负面结果,许多科学家仍然坚信新神经元会再生。伦敦国王学院(King’s College London)的神经科学家 Sandrine Thuret 说:“那些负面的研究结果非常具争议性。”她和同事在《Cell Stem Cell》评论指出,最新证据不足以摒弃成人大脑可产生新神经元的想法。“我们不能因为没有找到它,就把它存在的可能性抛到一旁。”Thuret 说。

其中一个困难点在于目前还没有一个好方法侦测神经元的再生,这是相当复杂且精细的过程,称为神经生成(neurogenesis)。这个过程的研究仰赖尸检组织(postmortem tissue),是需要很小心处理、性质特殊的组织。Thuret 表示,研究方法的细微差异或具争议的细胞辨识,都有可能导致相反的结论。

“我们必须承认,要在人类死后组织中检测并标记成人的神经生成并不容易。”Thuret 说。“这些研究只能提供快照,遮掩许多活跃的细胞生成过程。另外,组织品质和捐赠者的健康状况都是相当大的变数。”她补充。这就是为什么许多科学家并不同意负面的研究结果。

“尽管有这些歧异,但 2018 年的研究推动该领域开发更先进的研究工具和模型。”Thuret 和一位同事在《分子医学趋势》(Trends in Molecular Medicine)评论。

Shawn Sorrells 和 Mercedes Paredes 是在《Nature》期刊发表未发现新神经元的两位科学家,他们同意急需新的研究方法。这两位是加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的神经科学家,他们在一封信中写道:“我们希望这场重新燃起的辩论,能够激发科学家努力投入研究人类大脑。”

量化单个细胞的活化基因或许是能提供更精确鉴定新生神经元的新方法。其他实验技术,如实验室培养的脑类器官或复杂的脑部扫描,也可能有帮助。

与此同时,一些研究人员正积极探究如何利用神经元的增长来改善健康状况。成年小鼠可产生新神经元,这是科学家普遍公认的现象。9 月 7 日在《Science》期刊的报告指出,将大脑含量最丰富的神经滋养因子 BDNF(brain-derived neurotrophic factor)注入成年老鼠的大脑,能促进罹患阿兹海默症小鼠的神经生成(neurogenesis),并提高它们的心理健康。

如果人们像老鼠,可在成年后继续制造新的神经元,那么也许类似的效果可在人脑作用,防止甚至逆转阿兹海默症和其他神经退行性疾​​病(neurodegenerative disease)。但正如 2018 年各种具争议性的研究结果,这个答案还是很大的未知数

▲ 一项关于人类大脑的研究,年轻的神经细胞(绿色)在新生儿的海马回可见(左),但在 13 岁(中间)的样本很少。成年人的大脑,来自 35 岁的样本(右)则没看到。(Source:ScienceNews)

  • The battle over new nerve cells in adult brains intensifies
  • Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model
  • Human Adult Neurogenesis: Evidence and Remaining Questions

(首图来源:pixabay

2019-03-10 20:31:00

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