一項新研究揭示,大腦記憶中心 —— 海馬體中的神經元在進入晚年時期后仍會持續形成。
最近發表在《科學》雜志上的一項研究提供了強有力的新證據,表明人類大腦在其關鍵的記憶區域 —— 海馬體中,直到生命后期仍會持續生成神經元。這項由瑞典卡羅林斯卡醫學院的研究人員進行的研究,解答了關于成年大腦可塑性程度這一長期存在的爭論。
海馬體在記憶、學習和情緒調節中扮演著至關重要的角色。2013年,喬納斯·弗里森(Jonas Frisén)及其在卡羅林斯卡醫學院的團隊曾引起轟動,當時他們證明了成年期該區域可以形成新的神經元。他們通過分析從腦組織中提取的DNA中的碳14水平,得以估算這些細胞的“出生日期”。
識別起源細胞
盡管有了這一早期發現,關于成年期神經形成(neurogenesis)的真正意義仍存在疑問。特別是,科學家們缺乏直接證據證明負責生成新神經元的細胞(稱為神經祖細胞)存在于成年人的大腦中并且仍在積極分裂。
“我們現在已經能夠識別這些起源細胞,這證實了在成年大腦的海馬體中存在持續的神經元形成過程,”領導這項研究的卡羅林斯卡醫學院細胞與分子生物學系干細胞研究教授喬納斯·弗里森說。
從0歲到78歲
在這項新研究中,研究人員結合了多種先進方法,檢查了來自多個國際生物庫的年齡從0歲到78歲人群的腦組織。他們使用了一種稱為單核RNA測序(single-nucleus RNA sequencing)的方法來分析單個細胞核中的基因活性,并使用流式細胞術(flow cytometry)來研究細胞特性。通過將這些技術與機器學習相結合,他們能夠識別神經元發育的不同階段 —— 從干細胞到未成熟神經元,其中許多細胞正處于分裂期。
為了定位這些細胞,研究人員使用了兩種顯示不同基因在組織中活躍位置的技術:RNAscope和Xenium。這些方法證實,新形成的細胞位于海馬體中一個名為“齒狀回”(dentate gyrus)的特定區域。這個區域對于記憶形成、學習和認知靈活性非常重要。
新療法的希望
研究結果顯示,成年神經元的祖細胞與小鼠、豬和猴子的相似,但在哪些基因活躍方面存在一些差異。個體之間也存在很大差異 —— 有些成年人的神經祖細胞很多,而另一些人則幾乎沒有。
“這為我們理解人類大腦如何運作以及在一生中如何變化提供了重要的拼圖,”喬納斯·弗里森解釋說。“我們的研究也可能對開發刺激神經退行性疾病和精神疾病中神經形成的再生療法具有重要意義。”
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