认知能力下降是“正常”衰老过程中不可避免的一部分。记忆会逐渐衰退:我们可能会忘记自己为什么去冰箱,或者把狗忘在门外,还会用错家人的名字。我们开始问自己:这些是否是失去美好人生记忆的开始——如果我们能做些什么来阻止这一过程呢?
在啮齿动物中,大脑中与学习和记忆相关的重要区域——海马体中,成年后仍能产生新的神经元。这些新神经元来源于一群处于休眠状态的干细胞。当这些细胞受到信号刺激时,它们会分裂并产生子细胞,最终形成新的神经元,融入现有的神经回路中,这一过程被称为成年神经发生。虽然干细胞的数量很少,产生的新神经元也有限,但这些细胞的数量变化与特定的认知功能密切相关。在衰老的大脑中,新神经元的生成量减少,而通过增强成年神经发生可以改善这些动物的记忆和认知能力。那么,这是否可以作为改善老年人认知功能的一个目标呢?
人们可能会认为,在人类身上进行这方面的研究是非常有意义的。然而,自拉蒙·卡哈尔(Ramón y Cajal)近一个世纪前提出“没有新神经元”的观点以来,成年神经发生的研究领域一直存在争议 [1]。即使在啮齿动物中,成年神经发生的概念最初也遭到过质疑。如今,经过60年的技术发展,我们已经能够更深入地理解这一现象 [2],没有人再否认啮齿动物大脑中确实存在成年神经发生。然而,当研究扩展到非人类灵长类动物时,争议再次出现,最终人们一致认为它们也存在成年神经发生,尽管程度低于啮齿动物 [3]。不过争论并未结束,只是焦点从“是否存在成年神经发生”转移到了“人类是否也有成年神经发生”。在这个过程中,争论的焦点变成了人类是否也有这种能力,而非生物学事实本身。
2019年,神经科学学会举办了一场关于人类成年海马体神经发生的讨论会,会场拥挤到几乎违反了防火和建筑规范。实际上,这场争论的核心在于免疫染色技术之间的差异。技术细节似乎是争议的根源。根据技术方法对相关研究进行分类,可以总结出支持人类成年神经发生的科学论据 (表1)。所有这些研究都受到成年大脑中神经干细胞和新生神经元数量较少、它们高度集中在密集的成熟齿状回中,以及它们与星形胶质细胞或成熟神经元相似性的限制。由于争论主要集中在技术细节上,对于该领域外的人(包括真正关心这一问题的患者和临床医生)来说,如何理解这些相互矛盾的研究结果呢?
综合来看,各种证据比争论所显示的更为一致。我们认为,最严谨、控制最严格的免疫染色研究(详见 [4,其中包含详细的补充图表)已经有效地证明了人类海马体中存在新生神经元。利用人类胎儿的分子特征进行RNA测序,而非依赖啮齿动物的特征,也发现了这些罕见的神经元群体 [5,6]。通过对年轻、年老、超级老年人(80岁以上但记忆表现如20-30岁年轻人)以及阿尔茨海默病(AD)患者的样本进行比较,发现神经干细胞和新生神经元的变化符合预期 [7。14核磁共振成像(MRI)研究在海马体中检测到了神经元更新,但在大脑皮层中未发现 [8]。此外,从癫痫患者手术切除的海马体中培养出的细胞可以分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,显示出干细胞的自我更新和多能性——这些都是神经干细胞的典型特征 [9]。虽然尚不清楚这些干细胞究竟来自哪种类型,但事实证明这种组织中确实存在干细胞,并且能够在体外产生神经元,这有效地回答了人类海马体中是否存在干细胞潜力的问题。尽管对此仍有不同意见,但科学研究仍在进展。
反对成年神经发生的人通常会指出每种研究方法的技术问题 [10]。他们还会问:如果神经发生确实存在,为什么衰老的海马体不会变得更大?或者为什么神经元死亡不会更加普遍?这些合理的问题需要通过进一步实验来解答,尤其是随着技术的进步。但这些疑问并不意味着成年神经发生不存在,也不意味着我们应该限制相关研究资源。
那么,成年神经发生到底有什么作用呢?在啮齿动物中,通过有针对性的实验可以观察到新生神经元有助于新知识的习得、减少焦虑、改善模式识别、空间学习、更新存储的信息、提高泛化能力以及增强认知灵活性 [11712
即使没有针对人类的具体证据,从啮齿动物的研究结果来看,增加神经发生可能有助于改善人类的大脑健康并促进健康衰老。研究表明,让老年啮齿动物在轮子上运动(这种干预措施能显著增加神经发生)可以改善它们的记忆表现 [;生活在丰富环境中的啮齿动物不仅新生神经元数量更多,记忆能力也更强 []。这些发现表明,有一些生活方式因素值得关注。体育锻炼可能是最直接的有效方法;定期接触新环境可以长期促进海马体功能。认知活动也同样有潜力——那些涉及学习、记忆和模式识别的活动可以帮助新生神经元在海马体中存活和整合。最后,长期的压力是抑制神经发生的最强因素之一,与焦虑、社交回避和情绪失调有关 [。管理压力可能与任何积极的干预措施一样重要,对认知衰老有着关键作用。虽然我们对这些干预措施在人类身上的效果了解有限,但锻炼、探索新事物、参与认知活动和调节压力之间的关联非常明显,且都在我们的能力范围内。
接下来我们应该怎么做?我们可以立即将这些干预措施应用到生活中,因为它们对健康的多个方面都有益处,而不仅仅是认知功能。我们必须继续研究如何利用衰老大脑的再生能力。如果我们拒绝承认某种事物的存在,就无法利用它。让我们共同努力,克服研究人类成年神经发生的技术难题,寻找新的方法来保持我们的认知能力。记住美好的人生并保持独立生活的能力,值得我们付出一切努力去理解和保护。




