神经科学大发现或将推翻持续20年的传统认知

在过去20多年间，神经科学界最大的争论点之一便是——人类大脑的神经元是否能随着生命的进程而持续更新，人类又是否能通过提高大脑的固有再生能力让大脑重新焕发生机？这不仅是个有趣的研究课题，同时也极具应用意义。很多人都希望能利用大脑的再生能力，来改善认知、治疗损伤和疾病。

人类大脑的海马区是一个对学习能力和记忆力都至关重要的区域，科学家一直致力于在该区域中寻找新神经元会否在整个生命周期中持续出现的证据。过往的许多研究工作都集中在海马的一个被称为齿状回的区域，有的结果显示出成人大脑的齿状回区中每天都有多达数百个新的神经元出现，但也有一些研究认为成人的新增神经元非常少。

○ 海马区中的神经细胞（红色）| 图片来源：Thomas Deerinck, NCMIR/SPL

尽管学界对这一问题的结论存在差异，但总体而言大家认为成人大脑的海马区是可以持续产生新神经元的。可现在，一项新的研究结果似乎要颠覆这一长久以来的认知：研究人员发现，一旦成年以后，大脑中的海马区会停止产生新的神经元。

神经科学家 Arturo Alvarez-Buylla 教授是大脑发育领域的顶级专家，在过去30年中，他一直相信新生神经元可以在鸣禽和啮齿类动物的整个生命周期中产生。但几年前，当他对一个保存完好的成人大脑样本进行观察时，只在某几处区域发现了少量的新生神经元，但完全没海马区中发现。

于是 Alvarez-Buylla 决定扩大研究范围，在组建了一个庞大的国际研究团队后，他们得以对59个年龄范围从胎儿到70多岁成人的海马样本进行分析。简单来说结果就是：他们仅在胎儿和儿童的样本中发现了新生的神经元；在能看见新生神经细胞的样本中，最大年纪是13岁，而且数量非常少；在18岁的样本中，便找不到任何东西。因此他们的结论是，海马体中的新生神经元数量会在出生后开始减少，并在成年期几乎降至为零。

若果真如此，那么这对患有某些脑部疾病的患者将是巨大的打击。因为人们想要依靠大脑产生新神经元的能力来治疗——如阿尔兹海默病和帕金森等——神经退行性疾病的希望将化为泡影。3月7日，《自然》杂志对这一研究进行了公布，结果一经发表便引发广泛热议。

实验方法

在新研究中，59个海马体样本里有37个属于在不同年龄段、因不同原因死亡的捐赠者，另外22例样本则从摘除自经历了癫痫治疗手术的患者。

研究人员使用不同的抗体来鉴别不同类型和成熟状态的细胞（包括神经干细胞和祖细胞、新生和成熟神经元、和非神经元胶质细胞），分析了样本中出现的新生神经元和神经干细胞数量的变化。并且还根据细胞的形状和结构检查了被标记的细胞，以确认它们确实是神经元、神经元干细胞或神经胶质细胞。

他们在胎儿和新生儿样本的齿状回内发现了大量的新生神经元——在新生儿的海马样本里，每平方毫米的脑组织内能观察到平均1618个新的神经元。但这一数量在早期婴儿样本中急剧下降——1岁左右婴儿的齿状回样品内含有的新神经元数量比新生婴儿少5倍。这种下降会持续到儿童期，相比于1岁婴儿，7岁儿童样本内的新增神经元数量又下降了23倍；再观察13岁样本时发现，这一数字会再降低5倍，并且这些神经元也比在年轻大脑样本中看到的要更为成熟。研究人员在早期青春期样本中，在每平方毫米的齿状回组织内仅观察到约2.4个新细胞，而在成人样本中没有发现任何新生神经元的踪影。

○ 大脑中的海马区：左边显示了婴儿产生的大量新生神经元（绿色），中间和右边分别为13岁和35岁，可以看出成年后便不再产生新神经元。| 图片来源：Thomas Deerinck, NCMIR/SPL

存在的问题

对于这样的结果，许多神经科学家表示无法完全信服，因为这与多个海马在人的生命过程中不断产生神经元的证据相矛盾：在过去的20年里，科学家发现人类和动物（如啮齿动物）的海马神经元的新增量会随着年龄的增长而降低，但即便是在非常成年的个体中，也能找到少数新生的神经细胞。

德国德累斯顿工业大学的神经科学家 Gerd Kempermann 认为，仅因研究人员没能在这次实验中看到海马体内新生的神经元，并不代表它们就不存在。此外，Kempermann 对实验方法也提出了自己的看法，他认为 Alvarez-Buylla 等人用分子标记技术来标记的是在个体死亡后的48小时内收集到的大脑样本；而这些标记分子能否可靠地对新生神经元进行标记，很大程度上取决于生物组织的质量，而组织的质量又受到样本在死亡多久之后才受到防腐烂处理的影响。

对于实验方法持谨慎态度的还有阿姆斯特丹大学的神经科学家 Paul Lucassen，他解释说，用于保存和稳定组织样本的化学物质有可能进一步阻碍标记分子与靶细胞结合，在这样的条件下，标记分子很难正常运作。

不仅如此，还有神经科学家提出，大脑捐赠者的身体状况和精神状况对分析结果也至关重要。神经科学家 Fred Gage 认为：“捐赠者是否锻炼身体？是否卧床不起？是否因病痛而导致沮丧抑郁”都与观察结果相关，因为运动、压力和疾病等因素会影响海马的新生神经元数量。