我们的大脑不仅会在成年后继续生成新神经元,而且最新研究发现,超级老年人的大脑中正在发育的脑细胞数量远超同龄健康人。
一项对38个捐赠给科学研究的成年人脑样本的研究显示,超级老年人——即随着年龄增长仍保持非凡记忆力的人——其未成熟神经元的数量大约是同龄正常老化者的两倍。
此外,患有阿尔茨海默病的人与正常基线相比,神经发生显著减少。
伊利诺伊大学芝加哥分校的神经科学家奥莉·拉扎罗夫(Orly Lazarov)说:“这是理解人类大脑如何处理认知、形成记忆以及如何衰老的重大进步。确定为什么一些大脑比另一些更健康地衰老,可以帮助研究人员为健康衰老、认知韧性以及预防阿尔茨海默病和相关痴呆症开发治疗方法。”
关于成年人是否会在海马体(大脑的记忆中心)继续生成新神经元,一直存在争议。科学家曾认为,人出生时的大脑就是终生不变的大脑。1998年,一篇里程碑式的论文挑战了这一假设,报告了成年人可能仍然能产生新神经元的证据。随后的研究支持了这一发现,但2018年,另一项大胆的声明出现:神经科学家肖恩·索雷尔斯(Shawn Sorrells)及其同事认为,神经发生在青春期就会停止。从此这个话题便一直热度不减。
然而,其他近期研究表明,神经发生——或其缺乏——可能在阿尔茨海默病中发挥作用。
由伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员领导的团队着手检查多种死后海马体组织样本,看是否能识别出神经发生的标志物,以及不同组别之间是否存在显著差异。
脑样本来自五组捐赠者:8名健康年轻人(20-40岁);8名健康老年人(60-93岁);6名超级老年人(86-100岁);6名具有临床前阿尔茨海默病理学特征的人(80-94岁);以及10名确诊阿尔茨海默病的患者(70-93岁)。
首先分析健康年轻成年人的脑组织,以建立成年大脑中的神经发生通路。然后,他们分析了从海马体分离出的355,997个单个细胞核,寻找细胞发育的三个不同阶段:干细胞(可以发育成神经元)、神经母细胞(正在发育中的干细胞)以及即将具备功能的未成熟神经元。
结果令人震惊。
拉扎罗夫说:“超级老年人的神经发生量是其他健康老年人的两倍。他们大脑中的某些东西使他们能够保持卓越的记忆力。我认为海马体神经发生就是那个秘密成分,数据支持这一点。”
仅此一项结果就很有趣,但来自具有临床前阿尔茨海默病理学和确诊阿尔茨海默病的患者的数据才是本研究的真正关键所在。
在临床前组中,微妙的分子变化暗示支持新神经元生长的系统开始出现问题。在阿尔茨海默病组中,未成熟神经元的明显下降清晰可见。
对这些细胞核的遗传分析还显示,超级老年人的神经细胞中与更强突触连接、更高可塑性和脑源性神经营养因子(一种对神经存活、生长和维护至关重要的蛋白质)相关的基因活性增加。综合来看,这三者可以被解读为韧性。
美国西北大学的神经精神科医生塔玛·格芬(Tamar Gefen)说:“我们一直说超级老年人表明衰老的大脑可以保持生物学上的活跃、适应性强、灵活,但我们不知道原因。这是生物学证据,证明他们的大脑更具可塑性,是一项真正的发现,表明海马体中年轻神经元的神经发生可能是一个促成因素。”
研究团队表示,进一步的研究可能有助于确定促进神经发生和韧性的治疗方法,以及可能影响大脑衰老的环境和生活方式因素。
该研究的第一作者、伊利诺伊大学芝加哥分校的细胞生物学家艾哈迈德·迪苏基(Ahmed Disouky)说:“对公众来说,令人兴奋的是,这项研究表明衰老的大脑并非一成不变或注定衰退。理解为什么有些人天生就能维持神经发生,为制定帮助更多成年人随着年龄增长保持记忆力和认知健康的策略打开了大门。”
这项研究发表在《自然》杂志上。
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