成年后的人類是否會長出新的腦細胞，這一直是一個備受爭議的問題。近日發表于《科學》的一項研究為這一爭議提供了關鍵證據。該研究成果可能有助于回答神經科學中最具爭議性的問題之一，并引發一些推測，即這一過程可能被用于治療抑郁癥和阿爾茨海默病等疾病。
在培養物中生長的來自海馬體的發育中腦細胞。 圖片來源：ARTHUR CHIEN/SCIENCE PHOTO LIBRARY
在兒童、成年小鼠和獼猴中，新的神經元通過一種叫做神經發生的過程形成。這涉及到干細胞反復產生所謂的祖細胞，祖細胞增殖形成未成熟的神經元，隨后發育成熟。
先前對成年人的研究發現，海馬體中存在干細胞和未成熟的神經元。海馬體這個大腦區域對學習和記憶至關重要，是兒童和一些成年動物神經發生的首要區域，但在成年人的海馬體中尚未觀察到祖細胞。沒有參與這項研究的荷蘭神經科學研究所的Evgenia Salta說：“我們缺少了這種聯系，這是反對成年人大腦中形成新神經元的主要論點之一。”
為了找到這種聯系，瑞典卡羅林斯卡學院的Jonas Frisén和同事首先著手創建能夠準確識別祖細胞的機器學習模型。這項研究收集了6名年幼兒童的海馬體樣本，這些樣本是在孩子去世后由其父母捐贈用于研究的。
研究人員利用從樣本中提取的數據，訓練人工智能模型基于約1萬個基因的活動來識別祖細胞。“在兒童時期，祖細胞看起來與小鼠中的相似，因此我們可以輕松識別它們。”Frisén 說，“我們的思路是，我們可以獲取兒童時期祖細胞的分子指紋，并用它來識別成年人中的這些細胞。”
為了測試這些模型，研究團隊讓它們在年輕小鼠的海馬體樣本中識別祖細胞。這些模型正確識別了83%的祖細胞，并將另一種細胞錯誤歸類為祖細胞的概率低于1%。在另一項測試中，這些模型正確預測了在成年人大腦皮層樣本中幾乎不存在祖細胞，該大腦區域沒有證據表明人類會發生神經發生。
“他們通過從人類兒童數據，到小鼠數據，再到成年人類數據，非常漂亮地驗證了他們的模型。”英國倫敦國王學院的 Sandrine Thuret 說。
一旦這一驗證完成，研究人員就可以通過使用這些模型來確定14名年齡在20歲至78歲之間死亡的人的海馬體中的祖細胞，來測試神經發生是否發生在成年人身上。
至關重要的是，他們首先進行了一個步驟，增加了捕獲祖細胞的幾率，因為之前的研究表明，這在成年人中是非常罕見的。研究小組使用一種抗體來篩選死亡時正在分裂的腦細胞，包括非神經元細胞，如免疫細胞和任何祖細胞。這有助于排除常見的非分裂神經元細胞，如成熟神經元，從而更容易找到罕見的神經元。
然后，他們將那些分裂細胞的基因活動相關數據輸入到模型中。“他們富集了分裂細胞，這使他們能夠找到那些非常罕見的細胞，如果你把所有的細胞都放進去，就會錯過這些細胞。”美國賓夕法尼亞大學的宋洪軍（音譯）說，之前的研究沒有做到這一點。
該團隊在9名捐贈者體內發現了祖細胞。“在嚙齒動物中，眾所周知環境和遺傳因素會影響神經發生的程度，所以我的猜測是，人類之間的差異也是由于遺傳和環境因素造成的。”Frisén 說。
這些結果使得研究人員認為，成年人神經發生是真實存在的。“它確實幫助該領域向前邁出了重要一步，因為它補充了這個缺失的環節。”Salta說。“神經元確實是由成年期間存在的細胞分裂產生的——這正是這篇論文確鑿證實的。”Thuret說。
Thuret表示，未來或許有可能研究患有和不患有影響大腦疾病（如抑郁癥和阿爾茨海默病）的成年人之間神經發生的差異。她推測，或許促進這一過程的藥物可以減輕癥狀。
但美國耶魯大學的Jon Arellano說，即使成年人的大腦中確實形成了新的腦細胞，數量也可能太少而無法用于治療。然而，Thuret認為這不太可能是個問題。“在小鼠中我們看到，只需要非常少量的新神經元就對學習和記憶很重要。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adu9575
本文鏈接：有證據證明成年人類也會萌發新腦細胞http://m.sq15.cn/show-11-22954-0.html
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