本文刊载于《三联生活周刊》2019年第15期,原文标题《脑子到底还长不长了?》
文 袁越
骂人“笨蛋”是一个相当严厉的指控,于是我们发明了很多委婉的说法,“长点脑子”就是其中之一。这个说法在20年前还是不成立的,因为那时的神经科学界相信人类自成年后大脑就不再发育了,脑神经元的数量只会变得越来越少。换句话说,一旦某个神经元因为某种原因死掉了,我们的大脑是没有办法生成新的神经元来填补空白的,而意外死亡这种事情很难避免,所以我们的大脑注定无法永生。
这个结论令人沮丧,所以一直有人不愿相信,认为这是人脑不方便研究所导致的结果。由于显而易见的原因,活人的脑组织是很难被提取到的,所以科学家们通常只能研究逝者的大脑,甚至逝者大脑的样本也非常稀有,因为大部分人都很迷信,不愿意把自己的大脑贡献给科学研究。
随着研究手段的进步和民众思想的解放,这个领域出现了转机。1998年发表的一篇论文首次提出成年人的脑神经元很可能还在更新,随后该领域又出现了一大批论文支持这个判断。就在大家摩拳擦掌准备大干一番的时候,美国加州大学旧金山分校的阿图罗·阿尔瓦雷兹-布亚(Arturo Alvarez-Buylla)教授在2018年3月15日出版的《自然》(Nature)杂志上发表了一篇重磅论文,浇灭了大家的热情。
阿尔瓦雷兹-布亚教授的关注重点是人脑海马区的齿状回(Dentate Gyrus),这个组织和学习、记忆、抗逆性和情绪控制等很多高级神经功能有关,其重要性不言而喻。研究人员收集了59个年龄在0~77岁之间的人脑样本,将其中的齿状回制成切片,再用能够识别新神经元的特殊抗体对切片进行染色,结果发现神经元的更新速度自婴儿出生后不久便急速下降,到了青春期之后便完全停止,不再更新了。
这个结果得到了一部分专家的支持,他们认为新神经元的出现会打乱原有的神经网络,对于复杂的灵长类大脑而言是没有好处的,这就是为什么低等动物的大脑神经元数量一直在增加,高等动物反而不更新了,因为后者是靠神经网络的复杂性取胜的。
这个解释听上去很有道理,但仅仅过了一年之后,新的证据就又出现了。2019年3月25日出版的《自然·医学》(Nature Medicine)杂志刊登了一篇来自西班牙马德里自治大学(CSIC-UAM)的马丽亚·洛伦斯-马丁(María Llorens-Martín)教授的论文,得出了完全相反的结论。这家实验室采用的方法和美国实验室很相似,区别在于洛伦斯-马丁教授发现脑组织切片不能在多聚甲醛固定液中浸泡太久,否则其中含有的新神经元信号就会丢失。所以西班牙实验室选择的全都是只在固定液里浸泡了很短时间的脑组织样本,结果发现人类的脑神经元一直在更新,这一现象甚至在一个97岁的样本中仍然可以观察到。
这篇论文一经发表立刻引发了轰动,《自然》杂志甚至专门刊发了一篇社论,认为这个结果对于阿尔兹海默病的治疗来说意义重大。众所周知,这个病的主因就是神经元数量的减少导致记忆力丧失,如果人类大脑中的神经元本身是具备再生能力的,那就说明这个病从原理上讲是可以被治疗的。
事实上,洛伦斯-马丁教授专门研究了阿尔兹海默病患者的新增神经元数量,发现比同年龄的健康人少了25%~50%,说明这个病很可能就是人脑齿状回部位的神经元更新速度下降所导致的。
看到这篇新论文后,阿尔瓦雷兹-布亚教授立刻做出了回应,指出了其中的几个疑点,并对自己的研究结果重新做了解释。两方到底谁对谁错?我们这些普通读者当然无从判断,只能等待进一步的研究结果。
任何一种疾病,如果总也治不好,肯定是因为我们对于这个病背后的生物学机理尚未了解透彻。阿尔兹海默病是医学界著名的疑难杂症,根本原因就在于我们对于人脑的生理机制了解得太过肤浅了,甚至连脑神经元到底分不分裂这样的基本问题都还不甚明了。由此可见基础科学研究是多么重要,科学家们任重道远。