科学家们发现,成年人脑可以产生新的细胞,这为可能阻止甚至逆转瘫痪和退行性神经疾病造成的损害打开了大门。
人们长期以来认为,一旦大脑停止发育,它产生新神经元的能力也会随之停止。但科学家们在 20 世纪 60 年代初期就开始争论这个问题,当时有人声称在成人大脑中发现了新的神经元。从那时起,所谓神经发生的证据像滚雪球一样越来越多,最终在 1998 年发现,五名癌症患者的大脑半球马蹄形海马体区域的细胞正在复制。
科学家们在其他哺乳动物的嗅球(位于前脑两侧,参与处理气味的结构)中发现了新的神经元或神经细胞,这使他们怀疑人类可能也有。然而,研究人员无法找到在其他动物中发现的通路,即从人脑中心的 cerebrum(神经干细胞的产生地)到前脑(神经干细胞在那里变形为神经元)之间的通路。
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本周,来自新西兰和瑞典的科学家报告说,他们不仅在人脑中找到了这条难以捉摸的通道——称为吻侧迁移流(或 RMS)——而且还发现沿着该结构正在分化成神经元的细胞。
“我们怀疑[细胞]可能正在沿着这条管道移动,因为管道中充满了液体,其中包含某种生长因子或某种类型的吸引物,”瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院的神经科学家彼得·埃里克森说,他是本周出版的科学杂志上发表的这项研究的合著者。“从动物研究中,非常明显的是,如果你对大脑造成[损伤],就会有许多分子信号告诉干细胞开始分裂、开始迁移,甚至可能开始重新填充损伤区域。”
研究人员开始寻找吻侧迁移系统,他们解剖了 30 个死后大脑——来自年龄在 20 岁到 80 岁之间的人——并将高倍显微镜对准了他们在大鼠大脑中定位 RMS 的大致相同区域。RMS 将嗅球连接到大脑侧脑室壁(在大脑底部与脊髓连接处),侧脑室壁产生脑脊液,脑脊液缓冲了神经系统的两个组成部分。令他们惊讶的是,他们发现了增殖细胞的通路,然后使用磁共振成像 (MRI) 在六名活体患者中证实了这些流的位置(嗅球两侧各有一个)。
埃里克森说,RMS 管道从脑室“向下和向后”延伸,“然后急转弯进入嗅束和嗅球”。他补充说,从脑室下区到嗅束的 17 毫米(约三分之二英寸)路线与啮齿动物的对应物不同,可能是因为人前脑的尺寸更大。研究人员沿着这条路线发现了平均约 110,000 个处于不同发育阶段的细胞。当细胞到达嗅球时,它们已经开始发展成为神经元。
“关于成人人脑嗅球中的神经发生存在一些争议,”索尔克生物研究所的生物学家弗雷德·盖奇说,他曾与埃里克森在 1998 年关于癌症患者神经发生的论文上合作。“但是,这篇最新的手稿非常有说服力。”耶鲁大学医学院的神经生物学家帕斯科·拉基奇说,这些发现“基本上证实了之前的几项研究”,即存在一个小的但现有的 RMS。“这对我来说并不感到惊讶,”他补充说,“因为我们已经在非人类灵长类动物身上看到了一个存在但非常小的 RMS,与啮齿动物相比。”
底线是:“我的论文确立了 RMS 在人脑中的存在,”埃里克森说,他指出,这也证实了 2004 年发表在发育性脑研究杂志上的一篇论文,该论文显示了嗅球中的神经发生。
现在团队已经找到了 RMS 路径,埃里克森说,研究人员可以开始评估嗅球中新神经元的数量是否对神经退行性疾病有任何影响。在科学杂志的论文中,作者指出,嗅球中产生的新神经元数量减少会导致啮齿动物难以区分气味,这是人类的一种症状,可能是帕金森病的前兆。(埃里克森推测,新的脑细胞会占据嗅球,因为可能需要不断更新细胞来处理一生中遇到的无数气味分子。如果大脑遭受损伤,储存在这里的神经元可能会被招募到损伤部位。)
“第一个问题,”埃里克森说,“将是查看正常、健康的受试者与[患有]中风或某种大脑[损伤]的受试者之间是否存在差异,以弄清楚我们是否真的也能在人脑中获得干细胞的激活。”