你的“腦容量”早就定型了？

日前，《自然》雜志發(fā)布中美聯(lián)合研究成果顯示，成年之后的人類大腦幾乎不再生成神經(jīng)元。研究團(tuán)隊分析了59個人類個體的大腦海馬體組織，利用熒光抗體蛋白標(biāo)記不同分化階段細(xì)胞的特定蛋白，并用電子顯微鏡尋找細(xì)長的年輕神經(jīng)元。他們發(fā)現(xiàn)年輕的神經(jīng)細(xì)胞，在成年人的海馬體組織中不能被檢測到。也就是說，你的學(xué)習(xí)記憶能力，也就是俗稱的“腦容量”早就定型了，想要通過外部的刺激“開腦洞”，幾乎不可能。

這項成果發(fā)表后，遭受了來自多方的質(zhì)疑。在爭議聲中，讓我們了解一下，科學(xué)家是如何尋找神經(jīng)細(xì)胞“新生代”的？這些方法說服力又如何呢？

搖擺的歷史

神經(jīng)系統(tǒng)到底是“聽天由命”還是有了“自主權(quán)”

“發(fā)育結(jié)束，源泉枯萎。”據(jù)稱，19世紀(jì)現(xiàn)代神經(jīng)學(xué)初創(chuàng)時，科學(xué)家通過觀測得出結(jié)論，神經(jīng)細(xì)胞的再生能力不會伴隨生命存在，而會中止。

1998年的新發(fā)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)了“乾坤”，此前被認(rèn)為“聽天由命”的神經(jīng)系統(tǒng)有了可能的自主權(quán)。文獻(xiàn)資料顯示，埃里克森和加格等運(yùn)用BrdU（5-溴脫氧尿核苷）標(biāo)記處于有絲分裂期細(xì)胞的方法，發(fā)現(xiàn)成年人腦內(nèi)海馬齒狀回存在細(xì)胞增殖現(xiàn)象，且新生細(xì)胞大多分化為神經(jīng)元。

“將BrdU注射進(jìn)入實驗鼠體內(nèi)，BrdU可以在細(xì)胞增殖的時候嵌入新生細(xì)胞正在復(fù)制的基因組中，因而標(biāo)記出新生細(xì)胞。”中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)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，將其引入細(xì)胞后，可以滲入分裂產(chǎn)生的新細(xì)胞中。因此，BrdU通過細(xì)胞分裂中對新物質(zhì)的攝取和利用來檢驗是否有新的細(xì)胞產(chǎn)生。BrdU作為新的標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)，彌補(bǔ)了它的“前輩”3H-胸腺嘧啶核苷所具有的明顯劣勢，不再只浸透組織切片頂部的3～4微米，而是能夠滲入到增殖或分裂的細(xì)胞內(nèi)部。

隨后，Ki67被發(fā)現(xiàn)可以用作標(biāo)記物。Ki67是在分裂細(xì)胞中特異表達(dá)的蛋白，而在細(xì)胞的生命周期中的G0期（細(xì)胞停止分裂）和G1（細(xì)胞增殖準(zhǔn)備期）前期，它并不表達(dá)。“雖然目前并不十分清楚Ki67蛋白的作用，但它是可信賴的標(biāo)記物。”相關(guān)文獻(xiàn)表示，Ki67是內(nèi)源性的蛋白質(zhì)，與BrdU相比，它的優(yōu)點(diǎn)是，對活體細(xì)胞無害。

第三個要介紹的標(biāo)記物叫DCX（雙皮質(zhì)素），它是神經(jīng)前體細(xì)胞和新生神經(jīng)元特異表達(dá)的一種蛋白質(zhì)。“可以用來識別早期的、未成熟的神經(jīng)元，研究表明，它于新神經(jīng)元出現(xiàn)的前兩周表達(dá)。”路中華表示，它表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)中，因此可以與BrdU等在細(xì)胞核中出現(xiàn)的標(biāo)記物相互支持，成為雙標(biāo)記的“好搭檔”。

“《自然》最新報道的研究中，使用的是幾個新生神經(jīng)元特有蛋白聯(lián)合標(biāo)記的。”路中華說，其中包括DCX、PSA-神經(jīng)細(xì)胞粘附因子等。

最難是取樣

絕大多數(shù)人類腦組織并非來自活體

在新研究引發(fā)的科學(xué)論爭中，質(zhì)疑聲大多來自于實驗團(tuán)隊對樣本的選擇是不是真的體現(xiàn)了人類活體的真實狀況。

“系統(tǒng)地以人類為實驗對象的侵入性實驗是無法進(jìn)行的，對人類腦組織的研究，絕大多數(shù)不會是活體。”路中華說，這意味著幾乎全部的實驗對象來自儲存的樣本。

路中華提到的樣本，來自生物樣本庫，指的是從尸體或者病患身上通過手術(shù)獲取的腦組織，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的處理，存放在液氮或是福爾馬林中的樣本。

“目前的處理和保存技術(shù)可能并不能完好地保存腦中的全部蛋白。”路中華說，一些活體才擁有的細(xì)胞信號傳導(dǎo)物質(zhì)及路徑，很可能稍縱即逝。

對模型動物的實驗、對樣本的實驗都很可能無法全面確鑿地獲得與真實情況一致的結(jié)果。原因是：樣本僅僅是最接近生命，而并不等于生命，腦研究可能正是這個接近的“例外”。

“不能檢測活的神經(jīng)發(fā)生，而僅僅是研究死后大腦中的蛋白”，這正是同行對這一類研究可信度存疑的重要原因。

然而，據(jù)論文的研究人員解釋，他們研究的22個大腦樣本其實并沒有處理、凍融的過程，而是從正在進(jìn)行癲癇手術(shù)的患者身上獲取的新鮮樣本，同樣的實驗在3名嬰兒腦組織中檢測到了大量新生細(xì)胞，而兒童較少，成年人為零。

“這一研究的證據(jù)鏈?zhǔn)峭暾摹！甭分腥A認(rèn)為，實驗邏輯縝密、清晰。盡管一下子全盤接受顛覆幾十年來的認(rèn)知的研究并不容易，甚至連研究人員也還有些猶疑，但實驗的完整性和說服力是符合研究標(biāo)準(zhǔn)的。

與真相還有距離

期待更多開創(chuàng)性標(biāo)記和研究方法出現(xiàn)

“在成年鯨魚、海豚的腦中也沒有發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生的跡象。”路中華說，這也可能是高智慧生物所特有的，是生物進(jìn)化到一定程度的選擇。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(tǒng)發(fā)生損傷后的修復(fù)，而是指“自然發(fā)育過程中的神經(jīng)干細(xì)胞逐步分化到前體細(xì)胞、再到未成熟細(xì)胞，進(jìn)而成為新生神經(jīng)元的過程”。

筆者查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，多數(shù)大腦的神經(jīng)發(fā)生實驗研究是以動物實驗為基礎(chǔ)。例如，題為“海馬區(qū)神經(jīng)發(fā)生研究進(jìn)展”的綜述性論文中講到，一些與海馬區(qū)神經(jīng)發(fā)生的影響因素中，提到性別、鍛煉、應(yīng)激、飲食限制等因素都與海馬區(qū)的神經(jīng)發(fā)生相關(guān)，但支持的研究工作大部分都是基于小鼠或動物模型的研究所得出的結(jié)論。

“不同物種存在著巨大的差異性，甚至不同的個體也有著很大的差異性。”路中華說，相較于大量的動物實驗，此次對于人類樣本的直接研究是一次有益的嘗試。而從模型動物的研究結(jié)論到可以指導(dǎo)對于人的臨床研究，距離可能遠(yuǎn)超十萬八千里。

雖然真相只有一個，但路中華認(rèn)為，探索的過程是在曲折中前進(jìn)的，新的理論還需要進(jìn)一步驗證。“生命科學(xué)的驗證本來就是不斷發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新、顛覆認(rèn)知的過程。”路中華說，期待未來可能發(fā)現(xiàn)更多的、開創(chuàng)性的、公認(rèn)的標(biāo)記和研究方法，不斷提高對大腦神經(jīng)細(xì)胞活動的研究可信性。