成年人类也会萌发新脑细胞

成年后的人类是否会长出新的脑细胞，这一直是一个备受争议的问题。近日发表于《科学》的一项研究为这一争议提供了关键证据。该研究成果可能有助于回答神经科学中最具争议性的问题之一，并引发一些推测，即这一过程可能被用于治疗抑郁症和阿尔茨海默病等疾病。

在培养物中生长的来自海马体的发育中脑细胞。 图片来源：ARTHUR CHIEN/SCIENCE PHOTO LIBRARY

在儿童、成年小鼠和猕猴中，新的神经元通过一种叫做神经发生的过程形成。这涉及到干细胞反复产生所谓的祖细胞，祖细胞增殖形成未成熟的神经元，随后发育成熟。

先前对成年人的研究发现，海马体中存在干细胞和未成熟的神经元。海马体这个大脑区域对学习和记忆至关重要，是儿童和一些成年动物神经发生的首要区域，但在成年人的海马体中尚未观察到祖细胞。没有参与这项研究的荷兰神经科学研究所的Evgenia Salta说：“我们缺少了这种联系，这是反对成年人大脑中形成新神经元的主要论点之一。”

为了找到这种联系，瑞典卡罗林斯卡学院的Jonas Frisén和同事首先着手创建能够准确识别祖细胞的机器学习模型。这项研究收集了6名年幼儿童的海马体样本，这些样本是在孩子去世后由其父母捐赠用于研究的。

研究人员利用从样本中提取的数据，训练人工智能模型基于约1万个基因的活动来识别祖细胞。“在儿童时期，祖细胞看起来与小鼠中的相似，因此我们可以轻松识别它们。”Frisén 说，“我们的思路是，我们可以获取儿童时期祖细胞的分子指纹，并用它来识别成年人中的这些细胞。”

为了测试这些模型，研究团队让它们在年轻小鼠的海马体样本中识别祖细胞。这些模型正确识别了83%的祖细胞，并将另一种细胞错误归类为祖细胞的概率低于1%。在另一项测试中，这些模型正确预测了在成年人大脑皮层样本中几乎不存在祖细胞，该大脑区域没有证据表明人类会发生神经发生。

“他们通过从人类儿童数据，到小鼠数据，再到成年人类数据，非常漂亮地验证了他们的模型。”英国伦敦国王学院的 Sandrine Thuret 说。

一旦这一验证完成，研究人员就可以通过使用这些模型来确定14名年龄在20岁至78岁之间死亡的人的海马体中的祖细胞，来测试神经发生是否发生在成年人身上。

至关重要的是，他们首先进行了一个步骤，增加了捕获祖细胞的几率，因为之前的研究表明，这在成年人中是非常罕见的。研究小组使用一种抗体来筛选死亡时正在分裂的脑细胞，包括非神经元细胞，如免疫细胞和任何祖细胞。这有助于排除常见的非分裂神经元细胞，如成熟神经元，从而更容易找到罕见的神经元。

然后，他们将那些分裂细胞的基因活动相关数据输入到模型中。“他们富集了分裂细胞，这使他们能够找到那些非常罕见的细胞，如果你把所有的细胞都放进去，就会错过这些细胞。”美国宾夕法尼亚大学的宋洪军（音译）说，之前的研究没有做到这一点。

该团队在9名捐赠者体内发现了祖细胞。“在啮齿动物中，众所周知环境和遗传因素会影响神经发生的程度，所以我的猜测是，人类之间的差异也是由于遗传和环境因素造成的。”Frisén 说。

这些结果使得研究人员认为，成年人神经发生是真实存在的。“它确实帮助该领域向前迈出了重要一步，因为它补充了这个缺失的环节。”Salta说。“神经元确实是由成年期间存在的细胞分裂产生的——这正是这篇论文确凿证实的。”Thuret说。

Thuret表示，未来或许有可能研究患有和不患有影响大脑疾病（如抑郁症和阿尔茨海默病）的成年人之间神经发生的差异。她推测，或许促进这一过程的药物可以减轻症状。

但美国耶鲁大学的Jon Arellano说，即使成年人的大脑中确实形成了新的脑细胞，数量也可能太少而无法用于治疗。然而，Thuret认为这不太可能是个问题。“在小鼠中我们看到，只需要非常少量的新神经元就对学习和记忆很重要。”