我们知道,人体总在持续生成新细胞。结肠肠壁每五到七天就焕然一新;红细胞隔几周完成一次自我更替;皮肤细胞大约每月更新一轮。
不过有些部位是例外。作为在大脑、脊髓与感觉器官间的高速传递信息的基本元件,绝大多数神经元的寿命与人体寿命等长。对神经元而言,所谓的自我更新并不存在;对成年人类而言,大脑的神经发生(neurogenesis),即生成新神经元的过程,早已终止。
20世纪末,神经科学界的主流观点依然是:人体在童年期结束后就全面停止神经元生成,青春期拥有多少神经元,这辈子就不会超过这数了——只可能失去它们或重组它们。
但近些年,关于成年人神经元生成能力的观点开始转变。部分神经科学家现在认为,人脑至少有两个区域似乎能终生持续产生神经元,它们分别是负责学习记忆的海马体和能将动机转化为行动的奖赏中枢腹侧纹状体。
2025年7月3日,《科学》杂志带来最新发现:部分人群的海马体直至晚年仍能制造新的细胞。这一证据无疑使“人脑能否终生发育”之争往单边倾斜。若能在此基础上,更深入理解成人的神经发生现象,明确其所在的具体位置,我们有望以更先进的方式治疗神经系统疾病,甚至干预正常衰老过程。
许多动物一辈子都在神经发生
人类为何例外?
过往针对啮齿动物、猪和猴子的研究表明,这些哺乳动物确实存在持续终生的神经发生现象;鸟类亦然。
但鉴于人类大脑存在明显有别于其他物种的结构与发育特征,部分科学家主张人类与众生不同:为维持复杂而高效的大脑功能,我们可能缺乏终生的神经发生机制;新神经元看似有益,但过度活跃的连接可能导致功能紊乱。
现阶段的相关研究面临很大挑战,因为技术障碍决定研究者难以通过活体头颅观测细胞水平的变化,可观察的样本主要来自癫痫患者接受手术时被取出的少量脑组织,或逝者捐献的解剖样本。
加州大学旧金山分校神经学家兼发育神经科学家梅赛德斯·帕雷德斯(Mercedes Paredes,未参与新工作)发表评价:《科学》新成果采用了非常强有力的技术手段,它为应用新型脑研究技术、解析真实存在的细胞类型提供了一个理想起点。值得一提的是,帕雷德斯过去开展的实验得出了一些与此相反的结论。
其他关于成人神经发生可能性的研究,主要通过分析脑组织内的蛋白质和免疫特征,来判断新神经元是否形成以及形成的位置和频率。当然,这些研究结论相互矛盾。例如:一些团队报道的新生细胞发现,未能在帕雷德斯2018年的工作中复现;另有少数研究采用碳同位素细胞测年法测定神经元年龄,在成人大脑中发现了更年轻的新细胞。
不过迄今为止,尚无任何方法能可靠锁定具有新生神经元潜能的干细胞或祖细胞。
新方法填补了关键环节
还是混淆了错误细胞?
新论文的通信作者、瑞典卡罗林斯卡学院发育生物学家乔纳斯·弗里森(Jonas Frisén)认为,此项发现就是那个可靠锁定新生神经元的有力答案,填补关于神经发生现象的一环认知缺失。
在寻找关键环节的过程中,弗里森团队先系统梳理科学文献,汇编出与海马体神经发生相关的活性基因列表,随后通过对比6名已故儿童及婴儿捐赠者的脑组织样本RNA序列,验证了这些基因标记(主要来自动物研究),接着针对来自19名年龄在13岁至78岁的捐赠者的脑组织样本,进行线粒体RNA测序,运用3种不同机器学习算法分析序列,识别出可能处于形成阶段的中间态神经细胞。
在分析的数十万个细胞中,团队从19份样本里鉴定出354个疑似新生神经元前体细胞,包括几十个来自成年人的干细胞和神经母细胞;但其分布不均,仅半数青少年样本和14份成人样本中的5份存在这些细胞。值得注意的是,新生神经元存在与否似乎与年龄或已确诊疾病无明确关联。研究人员发现,一名无已知病变的58岁捐赠者提供了数量最多的神经发生相关细胞。
新研究的另一位作者、卡罗林斯卡学院神经科学家玛尔塔·帕特里尼(Marta Paterlini)表示:“我们确证了成人大脑存在活跃的神经发生现象。”
帕特里尼的同事、专注机器学习的同事伊昂努特·杜米特鲁(Ionut Dumitru)也强调:“我们对数据充满信心。希望这项历时8年的工作可以结束争议。”
但并非所有专家都认同帕特里尼等人的说法——那些疑似新生细胞果真是成人脑中新生的神经元吗?
匹兹堡大学神经科学家肖恩·索雷尔斯(Shawn Sorrells,曾与帕雷德斯共事)说道:“初闻新发现时,我非常兴奋。他们用的正是鉴定罕见细胞亚型所需的研究方法。但深入研读后,我对细胞发现数量之少感到失望。”
索雷尔斯提出了其他可能的解释。可能性最大的一种是,他们找寻的那类新生细胞在绝大多数人体内都极为罕见或根本不存在。另一种理论则是,他们发现的所谓成人神经干细胞并非真正的新生神经元,而是某些与疾病进程相关的产物,或完全属于其他细胞类型。”
人脑里确实存在终生持续分裂的细胞,那就是神经胶质细胞。作为大脑重要的支持性细胞,它们连接神经元,协助完成神经信号传递工作,堪称神经元的“后勤团队”。根据索雷尔斯的说法,帕特里尼等人可能无意地将部分胶质干细胞纳入了分析范围。
神经科学家为何执着于新生的神经元?
帕雷德斯与索雷尔斯都认为,需要更多研究来验证新研究的结论。
前者提出对人类与动物细胞进行直接的形态学比较。后者则将彻底解决争议的希望寄托于更先进的大脑成像技术。“若能长期追踪同一批细胞并观察其发育过程,有望得到关于神经发生的最有力证据。”当然,目前无法实践这种研究方式。
科学探索仍在继续。正如《科学》新论文所指出的,如果某些健康人群的海马体确能终生持续形成新神经元,这将对阿尔茨海默病等精神疾病和神经退行性疾病的治疗产生重大影响。动物研究表明,此类疾病与新生神经元不足有关。
另一方面,弗里森表示,新发现或许也会助推我们更深入理解所谓的健康衰老(healthy aging)机制与神经可塑性,甚至以更先进的方式做出干预改善。或许在不久的将来,成人神经干细胞可用于帮助脑损伤患者康复。
来源:世界科学