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新闻中心 媒体报道 《科学》告诉你,成年人的大脑神经元真的会再生吗

《科学》告诉你,成年人的大脑神经元真的会再生吗

发布时间:2025-08-13 11:30:02

阅读量:317次

【导语】长久以来,人们普遍认为成年人的大脑在发育完成后便停止了神经元的生成。然而,最近《科学》杂志上的一项研究颠覆了这一传统观念,揭示了人类大脑海马体中,部分人在中年甚至老年阶段仍能生成新的神经元。这一发现不仅重新点燃了“成人神经发生”的科学争论,更为治疗阿尔茨海默病、抑郁症等疾病带来了新希望。本文将深入探讨这一革命性的发现及其背后(hòu)的(de)科(kē)学(xué)争议与突破。

你或许听说过这样一句话,成年人的大脑就像一台精密却静止的机器,一旦发育完成,就不再生长。这个说法曾是神经科学的普遍看法,我们出生时拥有数以亿计的神经元,随着年龄增长,只会逐渐损耗,而不会再新增。于是我们习惯了将“脑力”视为一种不可逆的资源,青春期之后,神经细胞就停止更新,我们所能做的,仅是靠锻炼维持已有的脑力结构。

成年人大脑依然能生成新的神经元示意图(图片来源:作者使用AI生成)

但最近,一项发表在《科学》(Science)的研究却撼动了这个旧观念。科学家们发现,在人类大脑中一个关键的区域——海马体,某些人竟然在中年甚至老年阶段,依然在生成新的神经元。这个发现,不仅重新点燃了关于“成人神经发生”的科学争论,也为治疗阿尔茨海默病、抑郁症等疾病带来了前所未有的希望。

从否定到怀疑——神经科学的百年争议

“成人不能再生神经元”这一观念,曾在20世纪几乎被视为常识。大多数神经科学教材会告诉你,神经元不同于皮肤细胞或肠道上皮细胞,一旦形成,其数量基本恒定,难以复制。这个观念的根基源自上世纪早期的观察,成年大脑中几乎找不到有细胞分裂迹象的神经元。

然而,动物实验却开始撬动这块铁板。研究者在小鼠、恒河猴,甚至鸟类的大脑中观察到,在海马体中的齿状回(dentate gyrus)区域,新生神经元确实能在成年后持续生成,并融入已有的神经网络。这一过程不仅与记忆形成、空间导航、情绪调节有关,甚至在应激反应与抗抑郁中扮演着角色。科学家称之为成人神经发生。

问题在于,人类的大脑远比实验动物复杂。在很多试图寻找人类神经发生证据的研究中,科学家们始终面临几大挑战。

证明神经再发生有很多挑战(图片来源:作者使用AI生成)

首先就是活体难取样,大脑(nǎo)组(zǔ)织(zhī)取(qǔ)样(yàng)多(duō)依(yī)赖罹患神经系统疾病的患者手术或死亡后捐赠,样本来源有限。而动物实验常用的如DCX神经祖细胞标记物(wù),在(zài)人(rén)类(lèi)大(dà)脑中表达情况不稳定,易与胶质细胞、内皮细胞等混淆。还有就是新生神经元稀少,就算存在,它们数量极少,难以在大脑这样复杂的组织中被准确识别。

正因如此,从2010年代开始,围绕人类是否存在成人神经发生形成了激烈的两派争论。一方研究者通过染色、放射性碳定年等方法,间接捕捉到年轻神经元的线索;而另一方则质疑这些细胞是否真的是新生神经元,还是其他类型细胞的伪装。在2022年,一项发表于《自然》(Nature)的研究甚至得出结论,成年人的神经祖细胞几乎完全消失,留下的只是童年时期的存货。

直到2025年,局势才开始转变。一项结合单核RNA测序、空间转录组和机器学习的研究,首次在多位成年人的齿状回中,定位到了完整的神经发生链条,从干细胞到前体细胞,再到神经母细胞。这不仅是一个技术上的突破,更可能成为终结这场长达数十年的科学争议的“关键证据”。

成年神经元的“寻踪之旅”

要在成年人大脑中找出正在出生的神经元,几乎就像在一座图书馆中寻找尚未写成的书——既要精准,又要小心避免误认。2025年,来自瑞典卡罗林斯卡医学院的研究团队采取了一种更为系统的策略,他们不仅用了最先进的测序技术,还融合了空间定位工具与人工(gōng)智(zhì)能(néng)算法,终于在这场神经追踪战中捕捉到了决定性线索。

研究者对从13到78岁的19位人类捐献者的大脑海马体区域进行单核RNA测序(snRNA-seq),这是目前最精细的细胞表达分析技术之一。与传统方法不同,它可以逐个细胞核读取哪些基因正在活跃,进而判断细胞的类型与发育状态。他们在样本中识别出了354个“疑似新生神经元相关细胞”,包括神经干细胞(NSCs)、中间前体细胞(INPs)、神经母细胞(Neuroblasts)。这些细胞大多出现在海马体的齿状回区域,也正是动物神经发生的关键“发源地”。

对海马体进行单核RNA测序后获得的整合数据的UMAP降维投影图(图片来源:参考文献[1])

因为这些神经祖细胞太稀少,传统分析很容易错过。研究团队采用了三种不同的机器学习模型,先在儿童样本中通过机器学习获取“什么样的基因表达模式代表神经祖细胞”,再用模型去扫描成人样本,寻找这些隐藏(cáng)角(jiǎo)色(sè)。

最(zuì)终(zhōng),模(mó)型(xíng)将(jiāng)19位(wèi)成(chéng)人(rén)样(yàng)本(běn)中(zhōng)约(yuē)28万(wàn)个(gè)细(xì)胞(bāo)逐(zhú)个(gè)筛(shāi)查(chá),识(shi)别(bié)出(chū)其(qí)中(zhōng)可(kě)能(néng)仍(réng)在(zài)成(chéng)长(zhǎng)中(zhōng)的(de)神(shén)经(jīng)祖(zǔ)细(xì)胞(bāo)。这(zhè)些(xiē)细(xì)胞表现出与动物以及人类儿童中的神经元前体高度相似的分子特征,并非如胶质细胞或内皮细胞等其他类型细胞的误认。

当然仅靠测序只能证明“存在”,并不(bù)足(zú)以(yǐ)说(shuō)明(míng)这(zhè)些(xiē)细(xì)胞(bāo)的(de)“在(zài)哪(nǎ)”。于(yú)是(shì),研(yán)究(jiū)者(zhě)又(yòu)引(yǐn)入(rù)了(le)空(kōng)间(jiān)转(zhuǎn)录(lù)组(zǔ)平(píng)台(tái)以(yǐ)及(jí)高(gāo)敏(mǐn)感(gǎn)度(dù)的(de)RNAscope原(yuán)位(wèi)杂(zá)交(jiāo)技(jì)术(shù),成(chéng)功(gōng)在(zài)组(zǔ)织(zhī)切(qiè)片(piàn)中(zhōng)定(dìng)位(wèi)了(le)这(zhè)些(xiē)细(xì)胞(bāo)。结(jié)果(guǒ)发(fā)现(xiàn),这(zhè)些(xiē)新(xīn)生(shēng)细(xì)胞(bāo)主要(yào)集中(zhōng)在(zài)齿(chǐ)状(zhuàng)回(huí)颗(kē)粒(lì)层(céng)(GCL)及(jí)其(qí)邻(lín)近(jìn)的(de)“门(mén)区(qū)”,并(bìng)非(fēi)散(sàn)布(bù)于(yú)整(zhěng)个(gè)大(dà)脑(nǎo)。

成年人类神经祖细胞及神经发生“生态位”的单细胞转录组空间解析(图片来源:参考文献[1])

有趣的是,这些新生细胞在不同个体中出现的频率并不一致。部分中年样本中几乎找不到任何(hé)神经祖细胞,而另一些个体,特别是一位58岁的健康成年人,却显示出相当活跃的神经发生迹象。这提示我们,成人神经再生能力也许存在显著的个体差异,受到基因、生活方式或健康状况的影响。

总结

我们的大脑并不如想象中那样一成不(bù)变(biàn),即(jí)便(biàn)在(zài)成(chéng)年(nián)甚(shén)至(zhì)老年,仍有部分人脑中悄然诞生着新的神经元。这不是简单的“脑细胞再生”,而是一条从干细胞到成熟神经元的完整生命轨迹被(bèi)逐(zhú)步(bù)揭(jiē)示(shì)。虽(suī)然(rán)这(zhè)种现象在个体之间差异明显,但,我们也知道,大脑仍保有更新的潜力,甚至在未来可能成为修复认知功能、抵御衰老与神经退行性疾病的重要突破口。

参考文献:

[1] Dumitru, Ionut, et al. "Identification of proliferating neural progenitors in the adult human hippocampus." Science 389.6755 (2025): 58-63.

[2] Kempermann, Gerd, et al. "Human adult neurogenesis: evidence and remaining questions." Cell stem cell 23.1 (2018): 25-30.

[3] Zhou, Yi, et al. "Molecular landscapes of human hippocampal immature neurons across lifespan." Nature 607.7919 (2022): 527-533.

[4] Sorrells, Shawn F., et al. "Positive controls in adults and children support that very few, if any, new neurons are born in the adult human hippocampus." Journal of Neuroscience 41.12 (2021): 2554-2565.

作(zuò)者(zhě)丨(gǔn)邵(shào)文亚(yà) 福(fú)建(jiàn)医(yī)科(kē)大(dà)学(xué)副(fù)教(jiào)授(shòu);杨(yáng)超(chāo)博(bó)士(shì)

审(shěn)核(hé)丨(gǔn)詹(zhān)丽(lì)璇(xuán) 广(guǎng)州(zhōu)医(yī)科(kē)大(dà)学(xué)附(fù)属第二医院神经内科教授

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