顛覆認(rèn)知！Nature：成年后，大腦海馬體新神經(jīng)元就“停產(chǎn)了”！

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來(lái)源：轉(zhuǎn)載

2018-03-13

長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們認(rèn)為，每一天，人類(lèi)大腦的海馬體都會(huì)產(chǎn)生數(shù)百個(gè)新的神經(jīng)細(xì)胞。然而，最新發(fā)表在Nature上的一項(xiàng)成果可能要顛覆這種想法了。新研究發(fā)現(xiàn)，我們一旦成人后，該區(qū)域神經(jīng)元似乎就停止產(chǎn)生了。

圖片來(lái)源：Nature（DOI:10.1038/nature25975）

這項(xiàng)新成果一經(jīng)發(fā)表就引發(fā)了激烈的討論，因?yàn)樵谶^(guò)去的20年里，一些研究讓科學(xué)家們認(rèn)為，盡管人類(lèi)和動(dòng)物海馬體（參與學(xué)習(xí)和記憶的大腦區(qū)域）中神經(jīng)元的產(chǎn)生會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而減少，但即便在最老的個(gè)體中，也會(huì)存在一些新生的神經(jīng)細(xì)胞。

根據(jù)Science雜志的回顧，1988年，科學(xué)家們獲得了關(guān)于成年人中存在神經(jīng)發(fā)生（neurogenesis）的首個(gè)證據(jù)。這一研究中的癌癥患者在活著的時(shí)候接受了bromodeoxyuridine注射。這種化學(xué)物質(zhì)會(huì)標(biāo)記新分裂的細(xì)胞。而研究證實(shí)，在這些已故患者的大腦組織中，bromodeoxyuridine出現(xiàn)在了少量的海馬體神經(jīng)元中。

之后，Karolinska 研究所Jonas Frisén實(shí)驗(yàn)室在2013年發(fā)表了一項(xiàng)支持上述結(jié)論的新成果。研究稱(chēng)，從細(xì)胞年齡上來(lái)看，人類(lèi)每天會(huì)在齒狀回（海馬體的一部分）中替換700個(gè)神經(jīng)元。

從上世紀(jì)80年代就開(kāi)始研究大腦再生新細(xì)胞能力的Arturo Alvarez-Buylla博士（圖片來(lái)源：UCSF）

不過(guò)，對(duì)Frisén等人的這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，加州大學(xué)舊金山分校的Arturo Alvarez-Buylla一直持懷疑態(tài)度。幾年前，他的團(tuán)隊(duì)調(diào)查了一個(gè)保存完好的成人大腦樣本，結(jié)果在除海馬體之外的多個(gè)大腦區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了一些年輕的神經(jīng)元。基于此，他們決定開(kāi)展更大規(guī)模的分析，以進(jìn)一步驗(yàn)證這一發(fā)現(xiàn)。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

在這項(xiàng)最新發(fā)表的研究中，團(tuán)隊(duì)分析了來(lái)自59名捐贈(zèng)者（從胎兒到六七十歲的人）的大腦海馬體組織。他們利用熒光抗體來(lái)標(biāo)記不同成熟度細(xì)胞上的特定蛋白；同時(shí)，也借助電子顯微鏡來(lái)尋找年輕神經(jīng)元典型的、細(xì)長(zhǎng)簡(jiǎn)單的形狀。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)在生命早期時(shí)擁有大量的神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞——出生時(shí)，平均每平方毫米的腦組織中有1618個(gè)年輕的神經(jīng)元。然而，1-7歲之間，新神經(jīng)元的生成減少了23倍；成年后，年輕神經(jīng)細(xì)胞的供給完全消失了。研究人員依然能觀察到一些未成熟神經(jīng)細(xì)胞的“最老樣本”來(lái)自一個(gè)13歲的捐贈(zèng)者。

需要強(qiáng)調(diào)的是，該研究包含了對(duì)22名癲癇患者海馬體的分析。這些患者的大腦部分被切除，并立即被處理用于分析。在這些病例中，研究人員在11歲以上的人群中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何年輕的海馬體神經(jīng)元。

Young neurons (green) are shown in the human hippocampus at the ages of (from left) birth, 13 years old and 35 years old. Images by Arturo Alvarez-Buylla lab

Alvarez-Buylla等得出的結(jié)論是：只有在胎兒和兒童中才有年輕的神經(jīng)元。新生的海馬體神經(jīng)元數(shù)量在出生后開(kāi)始減少，成年后下降至接近零。

質(zhì)疑聲

有趣的是，F(xiàn)risén也對(duì)Alvarez-Buylla的這項(xiàng)新成果提出了質(zhì)疑。他認(rèn)為，該研究使用的抗體標(biāo)志物并不可靠，因?yàn)楸尘盁晒鈺?huì)影響研究結(jié)果，并且有其他使用相同技術(shù)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)觀察到了成人的神經(jīng)發(fā)生。

而神經(jīng)科學(xué)家Gerd Kempermann也表示，是否這些標(biāo)記分子能夠可靠地標(biāo)記出年輕神經(jīng)元，很大程度上依賴(lài)于樣本組織的質(zhì)量。沒(méi)有看到新的神經(jīng)元，并不意味著它們就不在那里。“從另一方面來(lái)說(shuō)，用于保存和穩(wěn)定組織樣本的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)進(jìn)一步阻止標(biāo)記分子與它們的目標(biāo)細(xì)胞結(jié)合。在這樣的條件下，讓這些標(biāo)志物發(fā)揮作用是很難的。”阿姆斯特丹大學(xué)的Paul Lucassen補(bǔ)充道。

此外，一些神經(jīng)科學(xué)家還警告稱(chēng)，那些捐贈(zèng)者的身體和**狀態(tài)也很重要。他們有多少鍛煉？是臥床不起嗎？是否因疾病而沮喪？這些問(wèn)題都是相關(guān)的，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)、壓力和疾病等因素會(huì)影響新生海馬體神經(jīng)元的數(shù)量。

Nerve cells (red) in the hippocampus.Credit: Thomas Deerinck, NCMIR/SPL

擔(dān)憂(yōu)聲

除了質(zhì)疑聲，該成果也帶來(lái)了很大的擔(dān)憂(yōu)。奧地利帕拉塞爾蘇斯醫(yī)科大學(xué)的Ludwig Aigner說(shuō)：“如果得以證實(shí)，這一發(fā)現(xiàn)不僅對(duì)該領(lǐng)域的科學(xué)家是一個(gè)‘巨大的打擊’，對(duì)患有某些腦部疾病的人來(lái)說(shuō)也是如此。因?yàn)?，研究人員一直寄希望于，利用大腦產(chǎn)生新神經(jīng)元的能力，來(lái)治療阿爾茨海默癥和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病。”

不過(guò)，倫敦國(guó)王學(xué)院的Sandrine Thuret表示，從好的方面來(lái)講，這項(xiàng)研究可能會(huì)對(duì)該領(lǐng)域產(chǎn)生一些直接的積極影響，如，鼓勵(lì)其他研究者去尋找成年海馬體中的年輕神經(jīng)元，或者促使研究人員開(kāi)發(fā)出更好的標(biāo)記分子來(lái)追蹤活體中神經(jīng)元的形成等。

參考資料：

Neuron creation in brain’s memory centre stops after childhood

Study questions whether adults can really make new neurons

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