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

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2018-03-13

長期以來，科學(xué)家們認為，每一天，人類大腦的海馬體都會產(chǎn)生數(shù)百個新的神經(jīng)細胞。然而，最新發(fā)表在Nature上的一項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。

圖片來源：Nature（DOI:10.1038/nature25975）

這項新成果一經(jīng)發(fā)表就引發(fā)了激烈的討論，因為在過去的20年里，一些研究讓科學(xué)家們認為，盡管人類和動物海馬體（參與學(xué)習(xí)和記憶的大腦區(qū)域）中神經(jīng)元的產(chǎn)生會隨著年齡的增長而減少，但即便在最老的個體中，也會存在一些新生的神經(jīng)細胞。

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）的首個證據(jù)。這一研究中的癌癥患者在活著的時候接受了bromodeoxyuridine注射。這種化學(xué)物質(zhì)會標記新分裂的細胞。而研究證實，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實驗室在2013年發(fā)表了一項支持上述結(jié)論的新成果。研究稱，從細胞年齡上來看，人類每天會在齒狀回（海馬體的一部分）中替換700個神經(jīng)元。

從上世紀80年代就開始研究大腦再生新細胞能力的Arturo Alvarez-Buylla博士（圖片來源：UCSF）

不過，對Frisén等人的這項發(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，他的團隊調(diào)查了一個保存完好的成人大腦樣本，結(jié)果在除海馬體之外的多個大腦區(qū)域中發(fā)現(xiàn)了一些年輕的神經(jīng)元?；诖?，他們決定開展更大規(guī)模的分析，以進一步驗證這一發(fā)現(xiàn)。

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

在這項最新發(fā)表的研究中，團隊分析了來自59名捐贈者（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標記不同成熟度細胞上的特定蛋白；同時，也借助電子顯微鏡來尋找年輕神經(jīng)元典型的、細長簡單的形狀。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，人類在生命早期時擁有大量的神經(jīng)干細胞和祖細胞——出生時，平均每平方毫米的腦組織中有1618個年輕的神經(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)細胞的“最老樣本”來自一個13歲的捐贈者。

需要強調(diào)的是，該研究包含了對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Alvarez-Buylla的這項新成果提出了質(zhì)疑。他認為，該研究使用的抗體標志物并不可靠，因為背景熒光會影響研究結(jié)果，并且有其他使用相同技術(shù)的團隊已經(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，是否這些標記分子能夠可靠地標記出年輕神經(jīng)元，很大程度上依賴于樣本組織的質(zhì)量。沒有看到新的神經(jīng)元，并不意味著它們就不在那里。“從另一方面來說，用于保存和穩(wěn)定組織樣本的化學(xué)物質(zhì)可能會進一步阻止標記分子與它們的目標細胞結(jié)合。在這樣的條件下，讓這些標志物發(fā)揮作用是很難的。”阿姆斯特丹大學(xué)的Paul Lucassen補充道。

此外，一些神經(jīng)科學(xué)家還警告稱，那些捐贈者的身體和**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？這些問題都是相關(guān)的，因為運動、壓力和疾病等因素會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

擔憂聲

除了質(zhì)疑聲，該成果也帶來了很大的擔憂。奧地利帕拉塞爾蘇斯醫(yī)科大學(xué)的Ludwig Aigner說：“如果得以證實，這一發(fā)現(xiàn)不僅對該領(lǐng)域的科學(xué)家是一個‘巨大的打擊’，對患有某些腦部疾病的人來說也是如此。因為，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，來治療阿爾茨海默癥和帕金森病等神經(jīng)退行性疾病。”

不過，倫敦國王學(xué)院的Sandrine Thuret表示，從好的方面來講，這項研究可能會對該領(lǐng)域產(chǎn)生一些直接的積極影響，如，鼓勵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發(fā)出更好的標記分子來追蹤活體中神經(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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