腦科學的激烈爭辯,成人大腦能否生成新神經元?

作者 | 發布日期 2019 年 01 月 02 日 8:45 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

距今一個世代以前,科學家普遍認為人只要進入成年期,大腦就會停止產生新的神經細胞(nerve cell)。但 20 年前,科學家反駁這個負面想法,表明成年人大腦事實上有自我回補的功能。這個發現也許能提供對抗抑鬱症和阿茲海默症等疾病的方法。



然而在 2018 年,一些相互矛盾的證據浮出檯面,激烈的爭辯再次爆發。現今我們仍無法確認成人大腦能否產生新的神經細胞。

2018 年 3 月 7 日發表在《自然》(Nature)期刊的一篇研究報告展開這場爭辯。研究人員發現成人死後的腦組織完全缺乏分裂神經細胞或神經元(neuron),這和過去讓科學界確信成人可製造新神經細胞的幾項證據相互矛盾。一個月後,另一個研究小組在《Cell Stem Cell》期刊發表相反的報告,描述他們在人死後的大腦發現新生的神經元。但又在 7 月,第三組研究團隊在《Cerebral Cortex》發表他們未在死後大腦發現任何新神經元。這些彼此牴觸的研究結果在科學界掀起激烈的辯論,許多神經科學家更是透過評論和觀點文章加入戰爭。

大腦是否有自我恢復能力依然是個無解問題。1998 年,科學家發表第一個關於腦細胞且鼓舞人心的消息,當時他們使用一種化合物標記大腦新生神經元的 DNA,觀察大腦是否有新生神經元。結果發現化合物出現在成年人的海馬迴(hippocampus)細胞,海馬迴是對學習和記憶很重要的腦結構。這個結果及 2013 年另一個使用不同標記方法的研究均表明,大腦在整個生命過程均有能力製造神經元。

儘管最近出現許多負面結果,許多科學家仍然堅信新神經元會再生。倫敦國王學院(King’s College London)的神經科學家 Sandrine Thuret 說:「那些負面的研究結果非常具爭議性。」她和同事在《Cell Stem Cell》評論指出,最新證據不足以摒棄成人大腦可產生新神經元的想法。「我們不能因為沒有找到它,就把它存在的可能性拋到一旁。」Thuret 說。

其中一個困難點在於目前還沒有一個好方法偵測神經元的再生,這是相當複雜且精細的過程,稱為神經生成(neurogenesis)。這個過程的研究仰賴屍檢組織(postmortem tissue),是需要很小心處理、性質特殊的組織。Thuret 表示,研究方法的細微差異或具爭議的細胞辨識,都有可能導致相反的結論。

「我們必須承認,要在人類死後組織中檢測並標記成人的神經生成並不容易。」Thuret 說。「這些研究只能提供快照,遮掩許多活躍的細胞生成過程。另外,組織品質和捐贈者的健康狀況都是相當大的變數。」她補充。這就是為什麼許多科學家並不同意負面的研究結果。

「儘管有這些歧異,但 2018 年的研究推動該領域開發更先進的研究工具和模型。」Thuret 和一位同事在《分子醫學趨勢》(Trends in Molecular Medicine)評論。

Shawn Sorrells 和 Mercedes Paredes 是在《Nature》期刊發表未發現新神經元的兩位科學家,他們同意急需新的研究方法。這兩位是加州大學舊金山分校(University of California, San Francisco)的神經科學家,他們在一封信中寫道:「我們希望這場重新燃起的辯論,能夠激發科學家努力投入研究人類大腦。」

量化單個細胞的活化基因或許是能提供更精確鑑定新生神經元的新方法。其他實驗技術,如實驗室培養的腦類器官或複雜的腦部掃描,也可能有幫助。

與此同時,一些研究人員正積極探究如何利用神經元的增長來改善健康狀況。成年小鼠可產生新神經元,這是科學家普遍公認的現象。9 月 7 日在《Science》期刊的報告指出,將大腦含量最豐富的神經滋養因子 BDNF(brain-derived neurotrophic factor)注入成年老鼠的大腦,能促進罹患阿茲海默症小鼠的神經生成(neurogenesis),並提高牠們的心理健康。

如果人們像老鼠,可在成年後繼續製造新的神經元,那麼也許類似的效果可在人腦作用,防止甚至逆轉阿茲海默症和其他神經退行性疾​​病(neurodegenerative disease)。但正如 2018 年各種具爭議性的研究結果,這個答案還是很大的未知數

▲ 一項關於人類大腦的研究,年輕的神經細胞(綠色)在新生兒的海馬迴可見(左),但在 13 歲(中間)的樣本很少。成年人的大腦,來自 35 歲的樣本(右)則沒看到。(Source:ScienceNews

(首圖來源:pixabay