你的“腦容量”早就(jiù)定型了?還(hái)需進(jìn)一步驗證
搜索“海馬神經(jīng)發(fā)生”,百度醫學(xué)中标題與之精确匹配的論文就(jiù)有近300篇,這(zhè)些多年積累的研究結論,面(miàn)臨著(zhe)可能(néng)變為廢紙的“災難”,因為其共同的研究基礎可能(néng)是個僞命題——
日前,《自然》雜志發(fā)布中美聯合研究成(chéng)果顯示,成(chéng)年之後(hòu)的人類大腦幾乎不再生成(chéng)神經(jīng)元。研究團隊分析了59個人類個體的大腦海馬體組織,利用熒光抗體蛋白标記不同分化階段細胞的特定蛋白,并用電子顯微鏡尋找細長(cháng)的年輕神經(jīng)元。他們發(fā)現年輕的神經(jīng)細胞,在成(chéng)年人的海馬體組織中不能(néng)被(bèi)檢測到(dào)。也就(jiù)是說(shuō),你的學(xué)習記憶能(néng)力,也就(jiù)是俗稱的“腦容量”早就(jiù)定型了,想要通過(guò)外部的刺激“開(kāi)腦洞”,幾乎不可能(néng)。
和普通的細胞不同,高度分化的神經(jīng)細胞在上世紀現代神經(jīng)學(xué)開(kāi)始時(shí),便一度被(bèi)認為不可再生,而1998年的全新标記分子的應用,使得科學(xué)家在大腦海馬回區域“捕捉”到(dào)了年輕神經(jīng)細胞發(fā)生的迹象。這(zhè)一後(hòu)來被(bèi)屢次證明的發(fā)現,支撐起(qǐ)了大量的應用性研究,并帶動了億元産值的專項制藥領域。
那麼(me)遭受“災難”的遠不止幾百篇論文,還(hái)有過(guò)去幾十年來基于海馬回的科學(xué)研究,以及通過(guò)神經(jīng)細胞發(fā)生可改善神經(jīng)退行性疾病(老年癡呆症、帕金森症等)的努力,都(dōu)會(huì)遭到(dào)一個來自根基的打擊。
這(zhè)項成(chéng)果發(fā)表後(hòu),也遭受了來自多方的質疑。在争議聲中,讓我們了解一下,科學(xué)家是如何尋找神經(jīng)細胞“新生代”的?這(zhè)些方法說(shuō)服力又如何呢?
搖擺的曆史
神經(jīng)系統到(dào)底是“聽天由命”還(hái)是有了“自主權”
“發(fā)育結束,源泉枯萎。”據稱,19世紀現代神經(jīng)學(xué)初創時(shí),科學(xué)家通過(guò)觀測得出結論,神經(jīng)細胞的再生能(néng)力不會(huì)伴随生命存在,而會(huì)中止。
1998年的新發(fā)現扭轉了“乾坤”,此前被(bèi)認為“聽天由命”的神經(jīng)系統有了可能(néng)的自主權。文獻資料顯示,埃裡(lǐ)克森和加格等運用BrdU(5-溴脫氧尿核苷)标記處于有絲分裂期細胞的方法,發(fā)現成(chéng)年人腦内海馬齒狀回存在細胞增殖現象,且新生細胞大多分化為神經(jīng)元。
“將(jiāng)BrdU注射進(jìn)入實驗鼠體内,BrdU可以在細胞增殖的時(shí)候嵌入新生細胞正在複制的基因組中,因而标記出新生細胞。”中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術研究院研究員路中華解釋,BrdU是DNA中胸腺嘧啶核苷(T)的類似物,將(jiāng)其引入細胞後(hòu),可以滲入分裂産生的新細胞中。因此,BrdU通過(guò)細胞分裂中對(duì)新物質的攝取和利用來檢驗是否有新的細胞産生。BrdU作為新的标記物被(bèi)發(fā)現,彌補了它的“前輩”3H-胸腺嘧啶核苷所具有的明顯劣勢,不再隻浸透組織切片頂部的3-4微米,而是能(néng)夠滲入到(dào)增殖或分裂的細胞内部。
随後(hòu),Ki67被(bèi)發(fā)現可以用作标記物。Ki67是在分裂細胞中特異表達的蛋白,而在細胞的生命周期中的G0期(細胞停止分裂)和G1(細胞增殖準備期)前期,它并不表達。“雖然目前并不十分清楚Ki67蛋白的作用,但它是可信賴的标記物。”相關文獻表示,Ki67是内源性的蛋白質,與BrdU相比,它的優點是,對(duì)活體細胞無害。
第三個要介紹的标記物叫(jiào)DCX(雙皮質素),它是神經(jīng)前體細胞和新生神經(jīng)元特異表達的一種(zhǒng)蛋白質。“可以用來識别早期的、未成(chéng)熟的神經(jīng)元,研究表明,它于新神經(jīng)元出現的前兩(liǎng)周表達。”路中華表示,它表達在細胞質中,因此可以與BrdU等在細胞核中出現的标記物相互支持,成(chéng)為雙标記的“好(hǎo)搭檔”。
“《自然》最新報道(dào)的研究中,使用的是幾個新生神經(jīng)元特有蛋白聯合标記的。”路中華說(shuō),其中包括DCX、PSA-神經(jīng)細胞粘附因子等。
最難是取樣(yàng)
絕大多數人類腦組織并非來自活體
在新研究引發(fā)的科學(xué)論争中,質疑聲大多來自于實驗團隊對(duì)樣(yàng)本的選擇是不是真的體現了人類活體的真實狀況。
“系統地以人類為實驗對(duì)象的侵入性實驗是無法進(jìn)行的,對(duì)人類腦組織的研究,絕大多數不會(huì)是活體。”路中華說(shuō),這(zhè)意味著(zhe)幾乎全部的實驗對(duì)象來自儲存的樣(yàng)本。
路中華提到(dào)的樣(yàng)本,來自生物樣(yàng)本庫,指的是從屍體或者病患身上通過(guò)手術獲取的腦組織,經(jīng)過(guò)标準化的處理,存放在液氮或是福爾馬林中的樣(yàng)本。
“目前的處理和保存技術可能(néng)并不能(néng)完好(hǎo)地保存腦中的全部蛋白。”路中華說(shuō),一些活體才擁有的細胞信号傳導物質及路徑,很可能(néng)稍縱即逝。
對(duì)模型動物的實驗、對(duì)樣(yàng)本的實驗都(dōu)很可能(néng)無法全面(miàn)确鑿地獲得與真實情況一緻的結果。原因是:樣(yàng)本僅僅是最接近生命,而并不等于生命,腦研究可能(néng)正是這(zhè)個接近的“例外”。
“不能(néng)檢測活的神經(jīng)發(fā)生,而僅僅是研究死後(hòu)大腦中的蛋白”,正是同行對(duì)這(zhè)一類研究可信度存疑的重要原因。
然而,據論文的研究人員解釋,他們研究的22個大腦樣(yàng)本其實并沒(méi)有處理、凍融的過(guò)程,而是從正在進(jìn)行癫痫手術的患者身上獲取的新鮮樣(yàng)本,同樣(yàng)的實驗在3名嬰兒腦組織中檢測到(dào)了大量新生細胞,而兒童較少,成(chéng)年人為零。
“這(zhè)一研究的證據鍊是完整的。”路中華認為,實驗邏輯缜密、清晰。盡管一下子全盤接受颠覆幾十年來的認知的研究并不容易,甚至連研究人員也還(hái)有些猶疑,但實驗的完整性和說(shuō)服力是符合研究标準的。
與真相還(hái)有距離
期待更多開(kāi)創性标記和研究方法出現
“在成(chéng)年鲸魚、海豚的腦中也沒(méi)有發(fā)現神經(jīng)細胞發(fā)生的迹象。”路中華說(shuō),這(zhè)也可能(néng)是高智慧生物所特有的,是生物進(jìn)化到(dào)一定程度的選擇。神經(jīng)發(fā)生與神經(jīng)再生是不同的,它不是指神經(jīng)系統發(fā)生損傷後(hòu)的修複,而是指“自然發(fā)育過(guò)程中的神經(jīng)幹細胞逐步分化到(dào)前體細胞、再到(dào)未成(chéng)熟細胞,進(jìn)而成(chéng)為新生神經(jīng)元的過(guò)程”。
記者查閱相關資料發(fā)現,多數大腦的神經(jīng)發(fā)生實驗研究是以動物實驗為基礎。例如,題為《海馬區神經(jīng)發(fā)生研究進(jìn)展》的綜述性論文中講到(dào),一些與海馬區神經(jīng)發(fā)生的影響因素中,提到(dào)性别、鍛煉、應激、飲食限制等因素都(dōu)與海馬區的神經(jīng)發(fā)生相關,但支持的研究工作大部分都(dōu)是基于小鼠或動物模型的研究所得出的結論。
“不同物種(zhǒng)存在著(zhe)巨大的差異性,甚至不同的個體也有著(zhe)很大的差異性。”路中華說(shuō),相較于大量的動物實驗,此次對(duì)于人類樣(yàng)本的直接研究是一次有益的嘗試。而從模型動物的研究結論到(dào)可以指導對(duì)于人的臨床研究,距離可能(néng)遠超十萬八千裡(lǐ)。
雖然真相隻有一個,但路中華認為,探索的過(guò)程是在曲折中前進(jìn)的,新的理論還(hái)需要進(jìn)一步驗證。“生命科學(xué)的驗證本來就(jiù)是不斷發(fā)現創新、颠覆認知的過(guò)程。”路中華說(shuō),期待未來可能(néng)發(fā)現更多的、開(kāi)創性的、公認的标記和研究方法,不斷提高對(duì)大腦神經(jīng)細胞活動的研究可信性。
來源:科技日報