关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
人体是一位不知疲倦的园丁，一生中在许多器官中生长出新的细胞——在皮肤、血液、骨骼和肠道中。直到 20 世纪 80 年代，大多数科学家认为脑细胞是例外：你出生时拥有的神经元就是你一生拥有的神经元。然而，在过去的三十年中，研究人员已经发现了一些暗示，表明人脑在出生后会在两个地方产生新的神经元：海马体——一个对记忆至关重要的区域——以及充满液体的腔室（称为脑室）的壁，干细胞从那里迁移到嗅球，嗅球是眼睛后方处理气味的脑组织球。研究清楚地表明，这种迁移发生在出生后很久的小鼠身上，并且人类婴儿会产生新的神经元。但是，关于成人人脑中是否持续存在类似神经发生的证据尚不明确，并且争议很大。
一项依赖于独特碳定年法的新研究表明，成年期产生的新神经元极少甚至从未融入嗅球的回路。换句话说，人类——与其他哺乳动物不同——不会补充他们的嗅球神经元，这可能是因为我们大多数人对嗅觉的依赖程度很低。尽管这项新研究让人怀疑成人人脑中嗅球神经元的更新，但许多神经科学家远未准备好结束这场辩论。
为了准备这项新研究，斯德哥尔摩卡罗琳斯卡研究所的奥拉夫·伯格曼和乔纳斯·弗里森及其同事从 2005 年至 2011 年间在研究所法医学系进行的尸检中获得了 14 个冷冻嗅球。为了确定神经元是否比它们来自的人更年轻——这意味着这些细胞是在出生后产生的——研究人员需要分离出细胞的 DNA。首先，他们将脑组织溶解成一种汤状物，然后高速旋转，使含有 DNA 的致密细胞体和细胞核沉到烧瓶底部。研究人员使用 Y 形蛋白质（称为抗体），抗体上连接着荧光标记物，标记了来自神经元和神经胶质细胞（非神经元脑细胞）的细胞核。在配备激光的细胞分选机识别并分离出细胞核后，研究人员分离并纯化了其中的 DNA。
弗里森和他的同事使用一种独特的碳定年法分析了 DNA，这种技术是古生物学家用来确定古代生物化石和遗骸年代的技术。当美国和苏联在冷战期间进行核弹试验时，这两个对抗的国家使地球大气层中放射性碳 14 的含量增加了一倍。在 1963 年的《部分禁止核试验条约》之后，大气中 C 14 的水平开始恢复到基线，每 11 年减半，因为植物和海洋吸收了放射性同位素（这与放射性衰变不同，放射性衰变使化石中 C 14 的水平每 5700 年减半）。科学家们通过分析冰芯和树木年轮记录了这种稳步下降的趋势，为自 1955 年以来的每一年分配了独特的大气 C 14 水平。
这项记录使得通过观察细胞 DNA 中的 C 14 含量来准确确定最近存活细胞的年代成为可能。当一个细胞分裂成两个细胞时——并在过程中复制其 DNA——它会使用生物体当前的碳供应来制造 DNA 的骨架。人们从他们吃的动植物中获取碳，植物从空气中吸收二氧化碳——包括任何 C 14。因此，来自已故生物体保存细胞的 DNA 中的 C 14 水平应与最近一次细胞分裂期间大气中 C 14 的水平相匹配。科学家们只有机会在未来几十年内利用这种独特的碳定年法，之后 C 14 水平将降至基线。
在他们的新研究中，弗里森和伯格曼发现，所有尸检样本的嗅球神经元中的 C 14 水平几乎与这些人出生时大气中的 C 14 水平完全匹配。他们的嗅球神经元与他们的年龄一样大——它们从未被替换过。然而，神经胶质细胞中的 C 14 水平低于受试者出生时大气中的 C 14 水平——这些细胞是在这些人出生后分裂的。研究结果发表在5 月 24 日出版的《神经元》(Neuron) 杂志上。
弗里森的发现并没有改变人脑脑室是干细胞库，可以成熟为神经元这一事实。同样，新结果也没有挑战鼻腔内膜组织中新神经元的产生。然而，弗里森的最新研究为以下证据增加了重要的分量，该证据表明人类嗅球中的细胞花园在成年期极少种植新成员——这一结论与最近的几项研究相呼应。
加州大学旧金山分校的阿图罗·阿尔瓦雷斯-布尤拉详细描述了神经元如何从小鼠的脑室迁移到嗅球。当他在人脑中寻找相同细胞旅程的证据时，他发现出生到 18 个月大之间稳定产生的新神经元在成年早期就停止了。同样，中国的一项研究证实，人脑脑室中含有干细胞，但在嗅球中没有发现新的神经元。（大众科学是自然出版集团的一部分。）
与这些负面结果形成对比的是，2007 年发表在《科学》(Science) 杂志上的一篇论文——弗里森是该论文的合著者——得出结论，未成熟细胞继续迁移到成人人脑的嗅球中并成熟为神经元。这项研究依赖于来自因医疗原因而注射了一种名为 BrdU（溴脱氧尿苷）的化学物质的人的脑组织，BrdU 与胸苷非常相似——胸苷是 DNA 的组成部分之一。当细胞分裂时，它会将 BrdU 整合到新复制的 DNA 中，这使得研究人员能够识别新生细胞。帕斯科·拉基奇（耶鲁大学）以及其他研究人员，对 BrdU 是否能可靠地标记成人组织中的新生细胞提出了质疑，因为该化合物会触发细胞分裂并标记垂死细胞，从而扭曲结果。为了弥补这些缺点，一些关于神经发生的研究将 BrdU 标记与旨在标记仅由未成熟神经元产生的蛋白质的抗体相结合。弗里森和他的同事发明他们的碳定年技术部分是为了克服这些挫折。
考虑到相互矛盾的证据和技术挑战，许多神经科学家尚未准备好让人类嗅球中的神经发生问题尘埃落定。在与弗里森的新研究一起发表在《神经元》(Neuron) 杂志上的评论中，哈佛大学的杰弗里·麦克里斯认为，尽管这项新研究很严谨，但它并没有明确消除新生神经元在出生后加入成人人嗅球的可能性。正如麦克里斯指出的那样，从小鼠脑室迁移到嗅球的神经元，如果未能获得足够的新气味刺激，就会死亡。如果同样的事情发生在人脑中，弗里森的研究就会错过它。也许新的神经元在每个人的大脑中成年期都会迁移，但只有当它们发现自己有用时才会留在嗅球的回路中。麦克里斯想知道这项新研究中的 14 个人是否充分地刺激了他们的鼻子，以保持嗅球中新神经元的存活。他建议研究“厨师、侍酒师、调香师、酿酒师、‘美食家’”——香气鉴赏家的脑部。
索尔克生物研究所的弗雷德·盖奇在人脑神经发生方面进行了广泛的研究，他认为新发现从进化角度来看是有道理的。“四肢着地的动物，它们的鼻子就在地面上，与人类相比，它们的嗅球巨大，”盖奇说。“新发现可能反映了我们对嗅觉的依赖性没有那么强的事实。”