當(dāng)我們的最新研究遭遇重大質(zhì)疑時(shí),，我們并不意外。畢竟,，在整個(gè)調(diào)查過程中,，我們自己也對(duì)其觀察結(jié)果持懷疑態(tài)度,。但經(jīng)過反復(fù)多樣的實(shí)驗(yàn)后，我們相信自己的結(jié)論是正確的：在成年人大腦海馬體中,，新腦細(xì)胞不會(huì)生長（或者極為罕見才會(huì)增長）,。換句話說，人類記憶回路中神經(jīng)元的生成在兒童時(shí)期下降,，在成年期降至檢測不到的水平,。

我們的研究結(jié)果引發(fā)了積極的爭論。因?yàn)榇蠹s20年來,，大腦科學(xué)家一直認(rèn)為,，新神經(jīng)元在成年人大腦海馬體中持續(xù)誕生。新神經(jīng)元是否以及如何在成年人中誕生的問題,，對(duì)于理解我們的大腦如何適應(yīng)變化的生活環(huán)境以及我們?nèi)绾涡迯?fù)大腦損傷至關(guān)重要,。

科學(xué)在收集更多證據(jù)的過程中進(jìn)步，這些證據(jù)有助于完善和修訂理論,。作為神經(jīng)科學(xué)家,，我們也在根據(jù)最近的研究調(diào)整對(duì)成人學(xué)習(xí)如何運(yùn)作的看法。

成人大腦中的神經(jīng)發(fā)生：從動(dòng)物模型到人類

我們中的一員阿圖羅自20世紀(jì)80年代以來一直在研究新神經(jīng)元如何誕生并整合到大腦回路中,。他是洛克菲勒大學(xué)費(fèi)爾南多·諾特博姆實(shí)驗(yàn)室的一員,，該實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)發(fā)表了一系列開創(chuàng)性的論文,，證明鳴禽的大腦在每個(gè)季節(jié)都會(huì)產(chǎn)生新的神經(jīng)元,，以便它們準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)新的歌曲。

而早在20世紀(jì)60年代的研究發(fā)現(xiàn)了嚙齒動(dòng)物成年大腦產(chǎn)生新神經(jīng)元的證據(jù),，但這一觀點(diǎn)一直極具爭議,，直到諾特博姆的鳴禽研究使大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)家相信成年大腦可以制造新神經(jīng)元。

從那時(shí)起,，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了成年人大腦海馬體中新神經(jīng)元的跡象,，這使得許多研究人員開始接受在人類大腦中，海馬體這一部分也能終生自我更新,。這一想法激發(fā)了人們研究如何增加這種再生能力,，并可能延緩與年齡相關(guān)的腦功能衰退的興趣,。

事實(shí)上，我們開始尋找成年人大腦海馬體中的新神經(jīng)元是因?yàn)橹叭祟愌芯抗烙?jì)每天有700個(gè)新細(xì)胞在海馬體中誕生,。

我們希望將這一發(fā)現(xiàn)與大腦的另一個(gè)區(qū)域進(jìn)行對(duì)比,，我們最近在該區(qū)域發(fā)現(xiàn)的新神經(jīng)元比其他動(dòng)物要少得多。

匯集證據(jù)來證明一個(gè)否定

當(dāng)阿圖羅訪問復(fù)旦大學(xué)我們合作者的實(shí)驗(yàn)室,，以研究幾個(gè)保存完好的人類大腦標(biāo)本時(shí),，第一個(gè)跡象表明可能正在發(fā)生一些不同的事情。他們完全無法在成年人類海馬體中檢測到任何新神經(jīng)元,。

當(dāng)阿圖羅從中國回到我們的實(shí)驗(yàn)室,，并與梅賽德斯和肖恩分享了成人大腦海馬體中缺失新神經(jīng)元的觀察結(jié)果時(shí)，我們面臨了一個(gè)挑戰(zhàn)：如何證明一個(gè)否定,？

我們?nèi)绾尾拍艽_保我們沒有錯(cuò)過其他研究看到的新神經(jīng)元,？

正如一些評(píng)論家指出的，識(shí)別大腦組織中的新神經(jīng)元是復(fù)雜的,。通常,，研究人員尋找某些已知由年輕神經(jīng)元產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的存在。但我們正在研究的是來自死者的捐贈(zèng)大腦樣本,，或許這些“識(shí)別”蛋白質(zhì)在死后會(huì)降解,。這些蛋白質(zhì)也可能有其他作用，由其他類型的細(xì)胞產(chǎn)生,。

因此,，我們需要采用多種方法來尋找新神經(jīng)元。首先,，我們檢查了幾種存在于年輕神經(jīng)元中的不同蛋白質(zhì),。接著，我們用高分辨率的光學(xué)和電子顯微鏡仔細(xì)研究了這些細(xì)胞,。我們希望確保任何我們報(bào)告的細(xì)胞都具有年輕神經(jīng)元的獨(dú)特外觀,，它們往往具有更簡單的形狀，這與成熟神經(jīng)元區(qū)分開來,，而成熟神經(jīng)元通常更大,，有長而復(fù)雜的分支。我們還觀察了該區(qū)域的整體基因表達(dá)模式,，并發(fā)現(xiàn)與年輕神經(jīng)元相關(guān)的基因也出現(xiàn)了類似的下降,。此外，我們還尋找了制造年輕神經(jīng)元的干細(xì)胞的證據(jù),，這些干細(xì)胞有自己獨(dú)特的蛋白質(zhì)標(biāo)記,，當(dāng)它們分裂時(shí)可以被檢測到。

圖片

使用這些技術(shù)檢查的成年海馬體組織中，我們沒有發(fā)現(xiàn)任何年輕神經(jīng)元或其分裂的干細(xì)胞父母的證據(jù),。

為了確保我們的技術(shù)能夠檢測到年輕神經(jīng)元或分裂的神經(jīng)干細(xì)胞,，我們查看了海馬體在出生前的同一區(qū)域，我們知道那時(shí)它們應(yīng)該存在,。在這些胎兒大腦樣本中,，我們清楚地看到了大量新神經(jīng)元。使用相同的技術(shù),，我們隨后在死于嬰兒期,、兒童期或早期青春期的人的大腦組織中尋找這些細(xì)胞。我們發(fā)現(xiàn)新神經(jīng)元的數(shù)量急劇下降,，直到13歲時(shí)幾乎所剩無幾,；到了18、19歲時(shí),，我們已找不到任何新神經(jīng)元,。如果新神經(jīng)元在成年人大腦海馬體中繼續(xù)誕生，那它一定是一個(gè)極為罕見的現(xiàn)象,。

人類海馬體中新的神經(jīng)元何時(shí)誕生,？

我們看不到這些細(xì)胞是否是因?yàn)槟贻p和老年腦組織之間存在未知差異？我們知道成年人類大腦的其他部位有非常罕見的年輕神經(jīng)元,，所以我們就在這些區(qū)域?qū)ふ?。?dāng)我們輕易找到了這些罕見的年輕神經(jīng)元時(shí)，我們更加確信我們在海馬體看到或看不到的東西,，并不僅僅是衰老腦組織的原因,。

死亡前病人的一些病史，或者樣本的收集方式是否掩蓋了大腦活著時(shí)存在的年輕神經(jīng)元的證據(jù),？為了使我們相信這些組織盡可能地代表了成人大腦,，我們研究了世界各地許多合作者收集的大腦，并看到了相同的結(jié)果,。

死亡與大腦組織保存之間的時(shí)間差是否會(huì)導(dǎo)致我們無法檢測到年輕的神經(jīng)元,？為了測試這一點(diǎn)，我們從接受嚴(yán)重癲癇手術(shù)治療的病人那里收集了十幾個(gè)組織樣本,。這些是我們快速收集并保存的,，以最大限度地保證其質(zhì)量。此外,，我們還研究了兩個(gè)在大腦死亡時(shí)幾乎立即收集并保存的樣本,，并看到了相同的結(jié)果。

總共我們檢查了59個(gè)大腦,，這個(gè)數(shù)量與之前的研究相當(dāng)。在所有這些情況下,，我們看到了相同的結(jié)果：成年海馬體中沒有新神經(jīng)元的跡象,。我們得出結(jié)論,，如果成年人類海馬體正在產(chǎn)生新神經(jīng)元，那么它們是非常罕見的,。

那么,，是什么讓其他研究人員相信成年人大腦的齒狀回會(huì)新生神經(jīng)元呢？之前的研究經(jīng)常只使用單一蛋白質(zhì)來識(shí)別新神經(jīng)元,。不幸的是,，我們發(fā)現(xiàn)用于此目的最常見蛋白質(zhì)雙皮質(zhì)素，也可見于非神經(jīng)元腦細(xì)胞（稱為膠質(zhì)細(xì)胞）,，而這些細(xì)胞已知在一生中持續(xù)再生,，這可能是之前研究得出不同結(jié)論的原因之一。

另一個(gè)研究小組嘗試了一種更常被考古學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家使用的不同技術(shù)：碳-14測年法,。這是一種非常有創(chuàng)意的方法,，特別是在我們需要新方法研究人腦的領(lǐng)域。然而,，尚不清楚這種方法能多么精確地識(shí)別神經(jīng)元,，或者除了細(xì)胞分裂導(dǎo)致新神經(jīng)元產(chǎn)生之外，放射性碳水平變化是否還有其他原因,。

留下更多待調(diào)查的問題

我們的研究留下了一個(gè)懸而未決的問題：為什么會(huì)出現(xiàn)這種神經(jīng)發(fā)生的衰退,？為什么其他動(dòng)物的海馬體會(huì)在成年后繼續(xù)產(chǎn)生新神經(jīng)元，但在人類中卻不是這樣,？

為了解開這個(gè)謎團(tuán),，我們研究了獼猴的海馬體，獼猴在成年后會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生新神經(jīng)元,。我們使用了在人類中出于倫理原因通常不可能使用的標(biāo)記技術(shù),，追蹤了活體動(dòng)物中新神經(jīng)元的產(chǎn)生。我們發(fā)現(xiàn),，在獼猴海馬體中,，產(chǎn)生新神經(jīng)元的神經(jīng)干細(xì)胞在出生前就聚集成一個(gè)帶狀層。這一層在幼年獼猴中存在,，并且含有分裂細(xì)胞,。當(dāng)我們回看新生人類海馬體的數(shù)據(jù)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)干細(xì)胞并未以這種方式組織起來——這是人類大腦與其他靈長類動(dòng)物大腦之間一個(gè)明確的發(fā)育差異,。

我們的研究僅涉及海馬體,；人類大腦非常大，其中許多其他區(qū)域尚未被研究,，有待進(jìn)一步探索新神經(jīng)元存在的可能性,。開發(fā)更好的直接研究人類大腦的方法將幫助研究人員更多地了解人類海馬體中的可塑性。未來的研究可以努力確定是否有辦法重新點(diǎn)燃這一區(qū)域中新神經(jīng)元的誕生。

但我們的發(fā)現(xiàn)意味著什么,？我們應(yīng)該為成年人大腦海馬體中缺乏新神經(jīng)元而感到遺憾嗎,？我們不這么認(rèn)為。

首先,，制造新神經(jīng)元的過程本身就很吸引人,，并已經(jīng)在教我們許多新事物。在鳥類,、小鼠,、大鼠和其他發(fā)生這種現(xiàn)象的物種中，成年神經(jīng)發(fā)生應(yīng)繼續(xù)作為一個(gè)研究領(lǐng)域,。有一天,，這些工作可能會(huì)教會(huì)我們?nèi)绾握T導(dǎo)人腦發(fā)生神經(jīng)發(fā)生。

其次,，我們的大腦運(yùn)作幾十年,，遠(yuǎn)比小鼠大腦的時(shí)間長得多，盡管嚙齒類動(dòng)物有大量新神經(jīng)元,。事實(shí)上,，人類的長壽可能與海馬體神經(jīng)發(fā)生的減少有關(guān)；我們可能在兒童時(shí)期就耗盡了祖細(xì)胞,。

我們的研究還提出了新問題——顯然,，豐富健康的生活方式確實(shí)可以改善我們的大腦功能，并延緩衰老的衰退,，即使沒有新神經(jīng)元,。更深入地了解人類大腦發(fā)育可能會(huì)為腦部老化疾病提供新的治療方法。