
幾十年來,我們都認為人類大腦在童年後就停止形成新神經元,但一項具里程碑意義的新研究顛覆此教條,提供迄今最明確證據表明老年人大腦仍持續形成新神經元。
1900 年代初期,第一個詳細描繪神經元結構、公認為現代神經科學之父的科學家桑地牙哥·拉蒙卡哈(Santiago RamónY Cajal)提出,成年人神經系統幾乎不具備再生能力,引導了後面幾年神經科學主要研究脈絡。儘管神經學家們後來意識到大腦在出生後會持續發育,但這和大腦神經再生不同,大腦約 30 歲左右發育成熟,而多數神經學家仍認為大腦神經再生過程止於童年階段。
後來越來越多研究開始挑戰權威,比如一些研究人員從動物實驗觀察到,小鼠、大鼠、非人類靈長類動物的齒狀迴(Dentate gyrus,DG)中心會產生新的腦神經元。
2013 年,瑞典卡羅林斯卡學院神經科學家 Jonas Frisén 領導的團隊以創新碳定年技術評估神經元年齡,發表證據指出成年人的海馬迴(Hippocampus)可以形成新神經元,在當時成為頭條新聞,但一部分神經科學家仍持懷疑態度,未被說服。
成人腦組織樣品取得基本上來自屍檢或手術,而樣品處理方式──投入防腐劑前放置多久時間、使用的化學物質、切片厚度等,都可能導致新生細胞難以發現,因此取得優質成人腦組織樣品進行研究仍極具挑戰性,比如 2018 年春天,僅隔一個月發表的 2 篇不同神經再生研究得出完全相反結論。
最近,卡羅林斯卡學院團隊使用新技術克服挑戰,明確證據表明成人大腦仍攜帶神經幹細胞,它們會生長、分裂最終成為新的成熟神經元。
新生神經細胞源自負責記憶的大腦區域
如果大腦隨年齡增長仍不斷生長新神經元,那麼我們應能發現神經祖細胞(neural progenitor cell),只是過去缺乏直接證據。為了尋找這些細胞,團隊合併多種先進方法弄清個體腦細胞特徵、追蹤單細胞核表達基因,分析介於 0~78 歲的死後大腦樣品。
整體而言,研究人員從這些樣品檢查超過 400,000 個獨立細胞核,發現儘管個體之間存在差異,仍鑑定出處於不同發育階段的神經細胞,同時確認新生神經細胞起源自海馬迴內的齒狀迴。
海馬迴(Hippocampus)是組成大腦邊緣系統的一部分,對短期記憶、長期記憶、空間定位等功能發揮重要作用,在記憶鞏固過程中,海馬迴有助將新記憶穩定儲存在腦皮層的長期記憶區域,齒狀回則是海馬結構一部分。
這項研究找到明確的神經再生證據,可望終結成年人腦能否長出新神經元的長期爭論。特別有趣的是個體之間存在明顯差異性,研究人員表示,有些成年人腦組織樣品含豐富神經祖細胞,但有些成年人相對較少,可能有助解釋人們罹患神經、心理疾病的不同風險程度。
若能找到提高成年人大腦新神經細胞生長能力的安全方法,便能嘗試治療相關疾病,比如阿茲海默症。
新論文發表在《科學》(Science)期刊。
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(首圖來源:pixabay)