圖片來(lái)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(guò)去的20年里，一些研究讓科學(xué)家們認為，盡管人類(lèi)和動(dòng)物海馬體（參與學(xué)習和記憶的大腦區域）中神經(jīng)元的產(chǎn)生會(huì )隨著(zhù)年齡的增長(cháng)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)細胞。
根據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。這一研究中的癌癥患者在活著(zhù)的時(shí)候接受了bromodeoxyuridine注射。這種化學(xué)物質(zhì)會(huì )標記新分裂的細胞。而研究證實(shí)，在這些已故患者的大腦組織中，bromodeoxyuridine出現在了少量的海馬體神經(jīng)元中。
之后，Karolinska 研究所Jonas Frisén實(shí)驗室在2013年發(fā)表了一項支持上述結論的新成果。研究稱(chēng)，從細胞年齡上來(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80年代就開(kāi)始研究大腦再生新細胞能力的Arturo Alvarez-Buylla博士（圖片來(lái)源：UCSF）
不過(guò)，對Frisén等人的這項發(fā)現，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，他的團隊調查了一個(gè)保存完好的成人大腦樣本，結果在除海馬體之外的多個(gè)大腦區域中發(fā)現了一些年輕的神經(jīng)元?；诖?，他們決定開(kāi)展更大規模的分析，以進(jìn)一步驗證這一發(fā)現。
關(guān)鍵發(fā)現
在這項最新發(fā)表的研究中，團隊分析了來(lái)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(lái)標記不同成熟度細胞上的特定蛋白；同時(shí)，也借助電子顯微鏡來(lái)尋找年輕神經(jīng)元典型的、細長(cháng)簡(jiǎn)單的形狀。
結果發(fā)現，人類(lèi)在生命早期時(shí)擁有大量的神經(jīng)干細胞和祖細胞——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)細胞的供給完全消失了。研究人員依然能觀(guān)察到一些未成熟神經(jīng)細胞的“最老樣本”來(lái)自一個(gè)13歲的捐贈者。
需要強調的是，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(méi)有發(fā)現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，Frisén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(huì )影響研究結果，并且有其他使用相同技術(shù)的團隊已經(jīng)觀(guān)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(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(zhù)它們就不在那里。“從另一方面來(lái)說(shuō)，用于保存和穩定組織樣本的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì )進(jìn)一步阻止標記分子與它們的目標細胞結合。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(chēng)，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(wèn)題都是相關(guān)的，因為運動(dòng)、壓力和疾病等因素會(huì )影響新生海馬體神經(jīng)元的數量。
Nerve cells (red) in the hippocampus.Credit: Thomas Deerinck, NCMIR/SPL
擔憂(yōu)聲
除了質(zhì)疑聲，該成果也帶來(lái)了很大的擔憂(yōu)。奧地利帕拉塞爾蘇斯醫科大學(xué)的Ludwig Aigner說(shuō)：“如果得以證實(shí)，這一發(fā)現不僅對該領(lǐng)域的科學(xué)家是一個(gè)‘巨大的打擊’，對患有某些腦部疾病的人來(lái)說(shuō)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(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)，倫敦國王學(xué)院的Sandrine Thuret表示，從好的方面來(lái)講，這項研究可能會(huì )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(kāi)發(fā)出更好的標記分子來(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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