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哪个器官是我们身体的司令部？ 没错，就是大脑。大脑是我们身上最复杂的器官，是神经系统的最高中枢，如同司令部，指挥着人体的各个器官。同时，大脑也让我们有了知觉、意识、记忆等。大脑是如此的重要，一旦大脑失灵，我们的身体就会陷入混乱。 然而，脑部疾病的发病率一直居高不下，且治愈率非常低，给人们带来了巨大的困扰。面对治疗大脑疾病的困难，一些科学家正努力研究新方法来拯救我们的大脑。 神经胶质细胞变成神经细胞 神经细胞（也称神经元）不会再生是脑部疾病不易治愈的原因之一。人体细胞有些可以再生，有些不能，比如：肝细胞具有很强的再生能力，肝脏移植手术切掉部分的肝脏后，余下的肝脏会很快长成新的肝脏。但神经细胞不可再生，人出生时，神经细胞数量约为140亿个，随着年龄的增长，神经细胞的数量会逐渐下降，死一个少一个，直到全部凋亡。老年人会比年轻人记性差，是因为他们神经细胞的数量已经少了很多了。 今天，当医生们遇到神经退行性疾病或脑损伤疾病时，他们能采取的方法只有两种：第一，想方设法让剩下的神经细胞存活；第二，强迫受损部位的神经细胞运转，让神经细胞重新活跃起来。但最理想的是，让神经细胞再长出来。如果科学家真能研究出神经细胞再生的方法，这将是神经科学中最令人难以置信的成就之一，但遗憾的是目前没人能做到。 人的大脑由两类细胞组成，除了神经细胞外，还有一类是神经胶质细胞。 神经细胞处理大脑信息，是感觉、记忆、思维等各种大脑功能的承担者；神经胶质细胞的数量是神经细胞的10倍，它填满了大脑的剩余空间。很长一段时间里，科学家们认为，神经胶质细胞唯一的作用是给神经细胞提供营养。直到1990年，美国斯坦福大学的一名研究人员发现了一种特殊的神经胶质细胞，即星形胶质细胞。 星形胶质细胞的形状像星星一样，它是哺乳动物脑内分布最广泛的一类细胞。它们填充在神经细胞之间，支持、引导和分隔神经细胞。同时，星形胶质细胞可以互相传递信号（互相交流）；当大脑受到损伤时，这些细胞会被激活，分泌一些神经调节物质，调节神经细胞功能。 虽然星形胶质细胞对神经细胞处理大脑信息很有帮助，但不能代替神经细胞工作，当部分神经细胞死亡时，大脑信息的处理就会受到影响。能不能让星形胶质细胞也像神经细胞一样工作呢？最近，德国慕尼黑大学的玛格达莱纳·格茨和她的团队就发现了将星形胶质细胞转变成神经细胞的方法。 格茨将某些特定的蛋白质直接注入小鼠的大脑，星形胶质细胞就会转换成全新的神经细胞，以取代已经死亡的神经细胞。除了成功将活体小鼠脑部的星形胶质细胞转换成神经细胞外，格茨在实验室的培养基中也成功地将人脑的星形胶质细胞转化为神经细胞。 现在格茨团队正继续研究如何通过口服药将这种蛋白质传递给小鼠，而不是采取注入的方法。如果成功的话，下一步将是人体试验。如果她的实验在人体上能够成功，将会给未来的大脑医学带来巨大的影响。我们也不用太过担心大脑的衰老和脑细胞的死亡了。 游戏帮助中风病人康复 在美国巴尔的摩市约翰霍普金斯医学院，一位病人左右移动着，屏幕上的海豚随着人的移动而移动，并成功躲过了鲨鱼的攻击。这是一个名叫“我是海豚”的视频游戏，它的作用是帮助中风病人恢复身体的灵活性。 目前大多数的治疗方法还是刺激大脑在受损后自我修复，即康复治疗。人在中风后，部分脑细胞休眠或死亡，这部分脑细胞所控制的身体部位就不能正常运作。例如，有些人左半边身体瘫痪，就是因为右脑的细胞死亡或处于休眠状态。对于脑细胞处于休眠状态的人来说，身体是可以慢慢复原的，因为在不断地训练自己的肢体以及刺激脑细胞的过程当中，脑细胞会重新恢复活力，病人就能够组织手和脚，进行一些简单的运动。 在研究人员开发出“我是海豚”之前，传统的康复治疗方法枯燥单调，且病人需要付出大量的时间和努力，许多病人都坚持不下去。研究人员认为，中风患者需要的是一种有趣的治疗方法，这种方法可以让他们忘记困难和时间，专心完成游戏中的挑战。“我是海豚”游戏会让患者不断移动和扭转身体受损的一侧，以刺激对侧的大脑细胞。它在帮助中风患者康复方面非常有效。有一位名叫大卫的病人，他的左臂和左腿因为中风瘫痪了，在玩了“我是海豚”后，他的身体恢复得和正常人差不多。 由此看来，当医院艰苦的康复训练变成家庭游戏时，更多的中风患者可以得到康复，最后像正常人一样生活。 破解蛋白质密码 老年痴呆（阿尔兹海默症）和渐冻人（肌萎缩侧索硬化症）是生活中常见的疾病，这两种疾病都属于神经退行性疾病，而神经退行性疾病是由大脑蛋白质的错误折叠所导致的。 与大多数神经退行性疾病是由一种蛋白质错误折叠所造成的不同，阿尔兹海默症是由两种蛋白质错误折叠造成的，因此它更复杂。这两种蛋白质分别是β-淀粉样蛋白和tau蛋白。 20多年以来，科学家们一直认为β-淀粉样蛋白对阿尔兹海默症的影响更大，研究重点一直放在β-淀粉样蛋白上。虽然他们已经开发出了一些方法降低患者脑内的β-淀粉样蛋白，但患者的病情并未出现明显好转。于是美国纽约哥伦比亚大学的生物物理学家安东尼·菲茨帕特里克将关注点放到了tau蛋白上。 菲茨帕特里克首先必须要弄清楚tau蛋白的结构。他将tau蛋白冷冻，用电子显微镜将蛋白质图像放大，从多个角度拍摄它们，然后利用电脑和他自己强大的化学知识，弄清楚它们是如何折叠的、为什么折叠以及如何用药物来对付它们。目前，菲茨帕特里克的研究已经取得了一些进展，他已经发现了6种不同形式的tau蛋白，它们的长度和特点都略有不同。菲茨帕特里克的研究还在继续，接下来，他准备绘制出所有错误折叠的tau蛋白图谱，找出它们分子水平上的差异，解开tau蛋白错误折叠的秘密。如果他能成功，成功战胜阿尔兹海默症将指日可待。 连接神经系统的纤维 在一次攀岩中，安妮科娃的一个朋友从16米高的地方坠落，她的脊髓受到了严重的损伤，身体的一侧几乎不能动了。在后续的治疗中，医生利用大脑刺激装置让她恢复了身体的知觉。 大脑刺激装置一直被用来治疗运动障碍，将电极植入到患者脑内，运用电流刺激其大脑深部的某些神经，从而激活这部分神经。但目前大脑刺激装置还十分可怕，因为它需要将巨大的电极插入大脑。安妮科娃看着朋友痛苦的经历，她决定要做些什么。 安妮科娃在美国麻省理工大学取得了光电子学领域的博士学位，然后她在斯坦福大学的神经科学研究室做了两年的博士后。结合自己的知识背景，她决定设计一种柔性纤维，这种纤维可以植入我们的大脑，通过传递信号来刺激神经细胞，同时不会破坏神经系统。 安妮科娃已经取得了不错的研究成果，包括能够传递电信号的导线，可以传送液体药物的微型管和可以传导光的管道（和光纤类似，光子在中空的管道内部移动）。她将三种导管结合在一起，拧成一股，形成像头发丝一样细小的复合纤维。同时，她设计了一种涂层，该涂层可以暂时使微纤维变硬，便于纤维被植入正确的位置。 美国华盛顿大学的研究人员在脊髓损伤的老鼠身上做实验，测试了这种神经纤维的性能，发现该神经纤维能很好地将信号传递给神经细胞。但安妮科娃表示，在该纤维能够应用于临床治疗前，我们还要检查这种纤维的安全性，至少10年以后，它才能真正帮助病人。 虽然安妮科娃现在觉得用三种导管还有点太复杂，但目前她还无法设计出同时包含这三种功能的纤维。 |
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