婴儿和儿童在成熟过程中会经历大规模的大脑重组，这是有充分理由的——他们在冲刺成年时需要吸收大量的世界信息。然而，这种心理改造并不会就此停止。成年大脑在整个生命中会继续产生新细胞并重组自身，一项针对小鼠的新研究揭示了有关这一过程的更多细节以及环境经验所起的关键作用。
通过一系列实验，布宜诺斯艾利斯莱洛尔研究所的研究人员表明，当成年小鼠暴露于刺激性环境中时，它们的大脑能够通过一种过程更快地将新的脑细胞整合到现有的神经网络中，该过程涉及新旧细胞通过称为中间神经元的特殊辅助细胞相互连接。
长期以来，人们认为成年哺乳动物的大脑缺乏产生新细胞的能力，但它有两个主要区域在整个生命中不断产生新的神经元。其中一个区域是海马体（与记忆、导航、情绪调节和压力反应有关），它在一个称为齿状回的特殊区域中产生新的神经元。许多先前的研究都集中在齿状回如何产生新神经元以及这些神经元在成熟过程中会发生什么，但莱洛尔的亚历杭德罗·辛德及其同事想更进一步，了解齿状回产生的新神经元如何并入大脑的现有神经网络，以及环境是否会影响这一过程。
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研究人员将成年小鼠放置在丰富的环境中，一个装满了诱人新奇物品的笼子，例如透明的爬行管道、咀嚼玩具和一个雕刻成瑞士奶酪块形状的庇护所。当小鼠探索时，它们的齿状回被激活。“他们必须创建新环境的地图，”辛德解释说，“所以这是一个空间学习过程。”
接下来，研究人员给小鼠注射了一种无害病毒，该病毒用红色荧光蛋白标记了齿状回产生的新神经元。在接下来的两周内，他们将几组小鼠在不同的两天时间段内放置在丰富的环境中；三周后，他们将丰富环境中老鼠的新神经元与生活在简陋笼子中的对照组老鼠的新神经元进行了比较。研究人员发现，丰富环境中小鼠的新神经元在结构上看起来有所不同——它们具有更长的树突（神经元的输入电缆，用于从大脑的其他部分收集信息）和更多的棘突（神经元相互连接的位置），这表明更快的生长。此外，对这些新神经元电特性的分析表明，它们与周围细胞的连接更加紧密。根据辛德的说法，这些实验表明“将小鼠暴露在丰富的环境中两天足以触发细胞中的一个过程，该过程将推动细胞更快地连接到预先存在的网络。”
有了这些知识，研究人员开始了解新神经元如何连接的机制。首先，他们对一些小鼠进行了为期两天的处理，使现有的神经元过度活跃，并发现这导致新的神经元更快地连接到现有网络，就像小鼠体验丰富环境时一样。然后他们确定，称为小白蛋白中间神经元的中间细胞负责将信号从旧神经元传递到新神经元，以将后者连接到现有网络。研究人员发现，当他们在不将小鼠放置在丰富环境中的情况下使中间神经元过度活跃两天时，新的神经元仍然更快地连接到现有网络。当他们完全沉默中间神经元但将小鼠放置在丰富的环境中时，新的神经元连接速度并不比对照组小鼠快。“这很重要，因为我们现在说的是，动物正在经历的体验通过这些小白蛋白中间神经元转化为新细胞，”辛德解释说。结果表明，“神经发生的过程，即将全新的神经元放入海马体，对非常微妙的刺激很敏感，例如从非常无聊的环境到非常丰富的环境。”复杂的环境使神经元更快地连接，并可能为编码新信息做好准备。
约翰霍普金斯大学的神经科学家洪俊宋（未参与该研究）认为这些结果非常有趣。他自己的研究表明，这些相同的中间神经元在控制干细胞的激活和调节新神经元的存活方面发挥作用。他说，最重要的一点是，日常经验可以不断塑造大脑的物理结构。“我认为这很引人注目，”他说。他补充说，这项工作可能对癫痫症或阿尔茨海默氏症等脑部疾病有影响。“令人感兴趣的是，这种类型的神经元很容易受到疾病的影响，”他说，“因此我认为这篇论文不仅展示了经验如何在正常情况下持续影响大脑中的回路形成，而且还暗示了细胞中的脑部疾病如何导致该过程的异常调节。”
美国国家精神卫生研究所研究神经可塑性的希瑟·卡梅隆（Heather Cameron）也没有参与这项研究，她对这项研究的方式印象深刻，该研究“将人们在不同背景下所说的内容——例如，中间神经元是第一个连接到年轻神经元的，或者说丰富的环境会影响发育或影响神经发生，并将它们整合在一起，形成一个关于该回路如何影响新神经元发育的完整图景。”
尽管这项研究是在小鼠身上进行的，而不是人类，但卡梅隆指出，这两种物种之间存在许多大脑相似之处。“我们知道海马体的解剖结构及其输入和输出在这两个物种中非常相似，而且我们知道人类正在进行神经发生，”她说，“因此，在小鼠身上看到的这些机制很可能也发生在人类身上。”