研究人员在美因茨大学医学中心、法兰克福高等研究院（FIAS）和希伯来大学（耶路撒冷）的研究中揭示了当神经元丢失时，大脑如何维持其功能。他们发现，大脑皮层中的神经网络在短时间内重新组织，其他神经细胞接管了失去的神经元的任务。
这些发现可能为未来研究自然衰老过程和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病或帕金森病）提供基础。该研究发表在《自然神经科学》杂志上。
神经细胞（神经元）是大脑最重要的组成部分。它们是所有心理和身体功能的基础，如思考、感受、运动和感知。在生命过程中，由于各种原因，大脑中的神经细胞可能会丢失：由于年龄相关的过程而死亡，被酒精等毒素损伤，或者神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森病导致神经元更快速地逐渐丧失。
虽然大多数器官通过定期替换旧的或受损的细胞以维持其功能，但新的神经元仅在大脑的某些区域形成。在负责复杂思维过程和感知的大脑皮层中，成年后形成新神经元的能力非常有限。
“尽管如此，临床研究表明，大脑皮层的功能在衰老或神经退行性疾病过程中出现的神经元丢失的情况下，通常表现出惊人的抵抗力，”美因茨大学医学中心生理学研究所系统神经生理学研究组负责人西蒙·鲁佩尔解释说。
为了找出大脑如何补偿神经元丢失并维持其功能，研究团队使用动物模型研究了听觉皮层中的神经网络，该皮层负责处理声学刺激。声音感知基于由声学刺激触发的大脑活动模式。这些模式非常复杂。博士生巴斯蒂安·埃普勒和高级研究员马蒂亚斯·卡舒贝在FIAS对这些数据进行了分析，并利用他们的专业知识对结果进行了解释。
研究人员发现，当故意诱导特定神经细胞的丢失时，活动模式最初会变得不稳定。这表明负责声音感知的神经网络处于一种微妙的平衡状态。几天后，非常相似的活动模式再次形成。那些以前不被声学刺激激活的神经细胞现在获得了替代失去神经元的能力。
“我们认为这种新发现的神经机制在自然衰老过程以及神经退行性疾病中的神经元丢失中起着重要作用，”鲁佩尔说。未来的研究工作可以旨在支持这种神经重组。
更多信息： Takahiro Noda等人，《新皮质中的代表性图谱的稳态》，《自然神经科学》（2025）。DOI: 10.1038/s41593-025-01982-7
期刊信息： 自然神经科学
提供者：约翰内斯·古腾堡大学美因茨分校
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