人类大脑的神经发生何时停止?When Does Neurogenesis Stop in the Human Brain? - ScienceInsights

环球医讯 / 健康研究来源:scienceinsights.org美国 - 英语2026-09-11 14:23:24 - 阅读时长6分钟 - 2789字
本文探讨了人类大脑神经发生何时停止的科学问题。尽管儿童早期后神经发生急剧下降,但最佳证据表明海马体每天仍产生约700个新神经元并持续到成年,科学家对此仍有争议。文章详细分析了不同研究的方法差异、新神经元生成的两个脑区、成熟过程(约七周)以及影响神经发生的因素,包括压力通过皮质醇抑制、年龄引起的渐进性下降、有氧运动的不确定性、抗抑郁药通过糖皮质激素受体促进神经发生,并讨论了神经发生减少在阿尔茨海默病中的作用。
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人类大脑的神经发生何时停止?

神经发生并未完全停止。新脑细胞的产生在幼儿期后急剧减慢,但现有最佳证据表明,人类海马体每天大约生成700个新神经元,并持续到成年,仅随年龄增长出现适度下降。这个问题之所以复杂,是因为科学家们对于新神经元究竟能持续产生多少、在哪些区域产生仍然存在分歧。

儿童期的急剧下降

你大脑中的绝大多数神经元是在出生前和婴儿期产生的。此后,新神经元的产生速度断崖式下跌。对人脑组织的免疫组化研究表明,在儿童早期,大脑两个已知的神经元产生区域中神经发生显著下降。到青春期,这些区域中细胞分裂和未成熟神经元的标志物只有婴儿期的一小部分。

这种早期的急剧下降使得一些研究者认为,有意义的神经发生基本上在成年期就结束了。2018年一项由肖恩·索雷尔斯(Shawn Sorrells)领导的重要研究检查了从14周胎儿到77岁成人的脑组织,并得出结论:“人类海马体神经发生在儿童期急剧下降,到成年时已检测不到。”该论文登上了头条,并重新点燃了一场已酝酿多年的争论。

持续存在的证据

解决这个问题最具创意的方法来自瑞典卡罗林斯卡研究所的一个研究团队。他们利用冷战时期的一个阴暗遗存:1955年至1963年间进行的地面核弹试验向大气中释放了高水平的放射性碳-14。这些碳-14被当时分裂的任何细胞的DNA所吸收。通过测量19至92岁人群海马体神经元中的碳-14水平,研究人员可以确定这些神经元是在何时诞生的。

结果令人震惊。大约三分之一的海马体神经元在一生中会发生更新。在该更新群体中,年更新率为1.75%,相当于成人每个海马体每天约产生700个新神经元。随年龄增长的下降幅度不大。最令人惊讶的是,中年人类的海马体神经发生在速率上与中年小鼠相当,而在小鼠中,成年神经发生已被充分证实。

2018年另一项由毛拉·博尔德里尼(Maura Boldrini)团队进行的研究检查了14至79岁无精神疾病患者的脑组织。他们发现,虽然某些前体细胞群和血管生长随年龄增长而下降,但未成熟神经元和成熟的新颗粒细胞数量并没有显著减少。他们的结论是:人类海马体神经发生贯穿整个衰老过程。

科学家为何存在分歧

“神经发生在儿童期停止”与“神经发生持续到老年”之间的矛盾部分源于方法学。在人脑组织中识别新神经元在技术上很困难。研究人员依赖于标记分裂细胞或未成熟神经元的蛋白质,但这些标记物可能在死后降解,而且组织保存的速度至关重要。博尔德里尼团队指出,索雷尔斯的研究缺乏受试者精神病史、用药情况和近期药物使用的详细信息,所有这些都可能影响神经发生率,尤其是在海马体前部。

另一个复杂因素是:成人大脑中发现的稀疏增殖细胞主要是小胶质细胞(免疫细胞),而非神经元前体。区分这两者需要仔细的染色和分析,而不同实验室使用不同的技术。基因表达研究又增加了一层复杂性,显示细胞增殖和神经元成熟的标志物在整个成年期显著且渐进地下降,即便从未降至绝对零。

新神经元诞生的位置

在成人中,神经发生仅限于两个小区域。第一个是海马体的颗粒下层,这是一个位于大脑深处、对学习和记忆至关重要的结构。这里存在最有力的持续人类神经发生的证据。此区域的神经干细胞经历多阶段过程:首先增殖,然后分化为中间前体细胞,最后成熟为功能性神经元。

第二个区域是侧脑室下层,衬在大脑充满液体的脑室壁上。在啮齿动物和绵羊中,来自该区域的新神经元迁移到嗅球并帮助处理气味。在人类中,这种迁移模式似乎不同。碳-14测年研究未发现成年后新生的神经元到达人类嗅球的证据。相反,来自侧脑室下层的新细胞似乎迁移到附近的尾状核,这是一个参与运动和执行决策的区域。这在生物学上是合理的:气味对人类远不如对啮齿动物重要,因此大脑可能重新利用了这一神经发生区。

新神经元需要多久才能成熟

当海马体中诞生一个新神经元时,它不会一夜之间变得功能完善。整个成熟过程大约需要七周。在干细胞最后一次分裂后的几天内,新神经元向其目标区域(海马体)伸出轴突并开始形成连接。在第一个月到一个半月的时间里,这些年轻神经元经历一个高度可塑性的关键期,在此期间它们展现出比更老、更成熟的神经元更强的增强或削弱连接的能力。大约七周后,新细胞基本上与它们年长的邻居无法区分。

这种增强可塑性的窗口被认为是新神经元之所以重要的原因之一。它们可能特别擅长编码新记忆或区分相似经历,这正是因为它们仍处于这种灵活且易受影响的状态。

什么会减缓神经发生

慢性压力是抑制新神经元产生的最确凿因素之一。当你感到压力时,身体会释放皮质醇,它很容易穿过血脑屏障进入神经元。皮质醇与细胞内一种称为糖皮质激素受体的特定受体结合,该受体的激活直接抑制神经前体细胞的增殖。20世纪90年代初的动物研究清楚地表明了这一点:施用压力激素会减少新细胞生成,而切除肾上腺(产生皮质醇的腺体)则会促进新细胞生成。

这种关系是剂量依赖性的。正常、波动的皮质醇水平是健康大脑功能的一部分,实际上可能有助于调节神经发生,使其不会过度。问题在于长期升高的皮质醇水平,这与持续压力、睡眠剥夺或抑郁有关。持续高水平不仅减少新细胞的增殖,还降低其分化和存活率。

年龄本身也带来渐进性下降。对18至88岁人群海马体组织的研究显示,在整个生命周期中,细胞增殖标志物和未成熟神经元标志物的基因表达均统计显著下降。这种下降是真实的,即便这个过程从未完全停止。

什么支持新神经元生长

有氧运动是与海马体健康最一致相关的生活方式因素,尽管在人类中的证据比动物研究更为复杂。在啮齿动物中,在滚轮上跑步可靠地增加新神经元生成。在人类中,随机对照试验的荟萃分析考察了有氧运动训练是否能改变健康老年人的海马体体积,但结果不一,心血管健康的改善与海马体体积变化之间没有明确关联。这并不意味着运动对神经发生没有影响;可能意味着体积测量过于粗糙,无法捕捉细胞层面的变化。

抗抑郁药,尤其是选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRI)类药物,已被证明通过一种意想不到的机制增加海马体神经发生。这些药物并非独立作用,而是似乎通过激活与压力激素抑制神经发生相同的糖皮质激素受体来发挥作用。在实验室研究中,抗抑郁药舍曲林通过该受体增加神经元分化,并且只有在皮质醇或类似皮质醇的化合物也存在时才能促进细胞增殖。这表明抗抑郁药的作用可能部分在于改变大脑对自身压力激素的反应,将平衡从抑制转向生长。

神经发生与脑部疾病

神经发生减少似乎在阿尔茨海默病中发挥作用。使用单细胞基因测序的研究已证实,未成熟神经元存在于成人大脑中,并且在阿尔茨海默病患者中其数量减少。在健康成人中驱动神经发生的基因程序在临床前认知障碍和确诊的阿尔茨海默病中均下调。这种减少是疾病的原因还是结果仍是一个悬而未决的问题,但它符合更广泛的认识:海马体是阿尔茨海默病最早受影响的脑区之一,而新神经元支持的记忆形成是最早下降的功能之一。

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