TED演讲 | 我们的大脑里，有着自我修复的工具

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但我们始终梦想，有一天能把它们移植入人体中。我真的希望很快就能让你们看到，人类大脑为我们提供了对其进行自我修复的工具。

Our dream is still to implant them in humans. And I really hope that I'll be able to show you soon that the human brain is giving us the tools to repair itself.

我是一名神经外科医生。跟我的大多数同事一样，我每天都要面对各种悲剧：一次严重的中风或者一次车祸，足以瞬间改变一个人的命运。

并且，最令人难过的是，与身体其他器官不同，大脑几乎不能进行自我修复。这意味着，当你的中枢神经系统受到一次严重损伤后，患者将会终身面对严重的残疾。这可能也是我想要成为一名功能性神经外科医生（functional neurosurgeon）的原因。

功能性神经外科医生是做什么的？他们主要通过各种不同的手术方法来改善机体的神经功能。你们一定听说过一个叫做深度脑刺激（deep brain stimulation，DBS)的疗法：将电极植入到患者脑内，运用脉冲发生器刺激其大脑深部的某些神经核，纠正异常的大脑电环路，从而减轻这些神经方面的症状。

▲DBS示意图（图片来源：维基百科）

令人惊奇的是，该项技术有望能治疗帕金森病、特发性震颤和其他肌张力障碍疾病。另外，国外也在积极尝试用DBS治疗强迫症、癫痫及肥胖等疾病。但是，上述技术只能调节大脑神经元回路，并不能对损伤神经元进行修复。而作为功能性神经外科医生，我希望有朝一日能够修复大脑内受损的神经元。我们正在一步步接近这个目标。

事情还要从15年前说起，那时候我还是一名住院医师，夜以继日地在急诊室忙碌。我经常要护理有大脑损伤的病患。你们可以想象一下，带有严重脑外伤的患者被推进来，他的大脑不断肿胀，颅内压越来越高。要挽救他的生命，就必须要降低颅内压。要做到这一点，有时候就需要移除一部分肿胀的脑组织。不过我们并没有把这一部分肿胀的大脑直接丢弃，而是在与生物学家，我的同事Jean-François Brunet博士商量之后，决定收集这部分组织，并对其进行研究。

具体要怎么研究呢？我们想对上述材料进行组织培养。这可不是件容易的事儿，对上述组织进行细胞培养，就如同让小宝宝在脱离家庭温暖情况下自己生长。细胞培养意味着，我们需要找到合适的营养成分，合适的温度和湿度，保证它们能够在适宜的环境下存活。在我们尝试过很多次之后，最终找到培养这些细胞的环境参数。Jean-François博士成功了，这就是他在显微镜下看到的一幕。

▲该项研究的步骤（图片来源：TED)

这是个天大的惊喜！为什么呢？因为这群细胞的形态，跟干细胞群落几乎一模一样。如图所示，尚未成熟的细胞被一大群绿色、较大的细胞包围着。你们可能还记得，干细胞是未发育成熟的细胞，可以演变成人体的任何一种细胞。成人的大脑也有干细胞，但是数量很少，而且分布于大脑深处隐蔽的角落里。所以能够在实验室里，从肿胀的大脑表面获得这种干细胞群落，真是太让人意外了。

而我们还观察到了另外一个有趣的现象：正常的干细胞非常活跃——它们可以不断地进行快速分裂；它们也不会凋亡，能够一直存活。但是这些细胞却有着不同的行为：它们分裂得很慢，而且仅仅过了几个星期，就会慢慢死掉。这群新的细胞群落看起来像干细胞，但其行为却又跟干细胞有着天壤之别。

我们花了好长时间才搞清楚它们是从哪儿来的。这些蓝色和红色的细胞称为DCX（doublecortin-positive）阳性细胞。它们存在于我们每个人的大脑中，组成了我们4%的大脑皮层。在大脑发育过程中，这些细胞起着至关重要的作用。在婴儿时期，它们能帮助大脑产生褶皱。

但它们为什么会一直留在大脑中呢？这一点我们还不清楚。我们认为它们可能参与了大脑修复，是因为我们发现在大脑损伤的部位附近，这些细胞比较多。这点还不是非常确定。但有一点已经很清楚了，也就是对于这些细胞进行培养，我们得到了干细胞群落——一群有可能修复大脑的细胞。

随后，我们设计一组对照实验。我们从大脑中一块功能尚不明确的区域进行活组织提取，然后用此前所得到的细胞培养理想环境，来培养细胞，然后给它们做标记，染色，这样就可以在大脑中追踪它们的活动。最后一步就是把它们重新移植入相同的个体中，这叫做自体同源嫁接（autograft）。

我们的第一个问题就是，“如果我们把这些细胞重新植入一个正常的大脑，或者一个受过损伤的大脑，会有什么区别呢？”很幸运，在Eric Rouiller教授的帮助下，我们得以在猴子身上进行实验。

在第一种情况中，我们把这些细胞移植入了正常大脑中，发现它们在仅仅几周后就完全消失了，就好像从大脑中清除了一样，它们被驱赶出了这一区域，这里没有多余的空间了，它们发挥不了任何作用，于是就消失了。

在第二种情况中，我们用了受损的大脑，把一模一样的细胞移植了进去，而这一次，细胞留了下来——它们发育成了成熟的神经细胞。这就是我们在显微镜下看到的图像。这些小点，表明就是我们刚进行移植过的细胞。

但这肯定还远远不够。我们还想知道这些细胞是否会帮助猴子进行脑损伤修复？为了证明这一点，我们训练猴子完成一些有关肢体敏捷性的任务。它们需要从盘子里取出食物，它们一向很擅长这种事儿。当它们的表现稳定后，我们在大脑的运动皮层，负责其手部动作的区域人为制造了一些损伤。于是猴子们失去了手部行动能力，手再也不停使唤了。跟人类一样，它们自动恢复到了某种水平，跟中风后的情形相同。众所周知，中风患者完全不具备行动能力，他们会试图利用大脑的弹性机制，恢复到某种程度，猴子也是一样。

于是当我们很确定猴子的自我恢复能力已经到达极限时，我们移植了它自身的细胞。在这张图上，你们可以看到猴子自行恢复的状况。与大脑受到损伤之前的状况相比，它大概恢复了40-50%的行动能力。虽然它的动作不是很精准，也比较慢，但在我们重新移植了细胞之后：同样的个体，其状况得到大大改善。

说实话，这样的结果就连我们也感到很意外。从那时起，我们对这些细胞就更加了解了。我们开始对它们进行保存，并希望能将其应用到其他神经病理学模型中，比如帕金森病。但我们始终梦想，有一天能把它们移植入人体中。我真的希望很快就能让你们看到，人类大脑为我们提供了对其进行自我修复的工具。

▲本期讲者Jocelyne Bloch博士来自瑞士，专攻神经外科学领域大脑修复和神经再生方面的研究。她致力于开发干细胞移植，以治疗中风等神经损伤性疾病。