成年人的大脑不要在海马生长新的神经元,与普遍观点相反
当我们的最近的研究遇到重大怀疑,我们并不惊讶。毕竟,我们仍持怀疑态度,我们看到在我们的调查。但重复和不同实验信服我们的结论是正确的:新的脑细胞不长(或极为罕见)在成人海马,一个地区对学习和记忆很重要。在人类记忆的诞生新的神经元电路,换句话说,在成人的童年到检测不到的水平下降。
我们的研究发现引发了健康的辩论,因为过了20年,大脑科学家们认为神经元继续在成人海马出生的。的问题是否和新的神经元是如何出生的在成年人对于理解我们的大脑是很重要的适应不断变化的生活环境,我们如何能够修复大脑损伤。
科学进步的收集更多的证据,帮助完善和修正理论。神经科学家,我们也调整我们的想法如何成人学习必须根据我们最近的研究工作。
成年神经发生:人类动物模型
一个人,阿图罗,一直在研究新神经元生成和集成到1980年代以来的大脑回路。他是一个成员的费尔南多Nottebohm洛克菲勒大学的实验室,这是产生开创性的论文显示鸣鸟的大脑产生新的神经元每个赛季,他们准备学习新歌曲。早期的研究从1960年代发现了证据证明在成年啮齿动物的大脑产生新的神经元,但这个想法仍然备受争议,直到Nottebohm songbird研究说服大多数神经科学家,成人的大脑可以产生新的神经元。
从那时起,几个研究已经找到了迹象新的成人海马神经元,导致许多研究人员承认,大脑的这一部分可以在人一生中自我更新。这个想法如何激发兴趣提高这也许再生能力和避免与年龄有关的大脑功能的下降。
事实上,我们开始自己的搜索新生神经元成年人的海马因为之前的人类研究估计700年成人海马新细胞是天生的每一天。我们想与之形成对比的是,大脑的另一个区域,我们最近发现新的神经元比其他动物更少。
编译证据证明消极
第一次表明不同的东西可能发生当Arturo访问我们实验室的合作者Zhengang杨复旦大学中国研究一些保存完好的人类大脑标本。他们无法发现任何新的神经元在成年人的海马。
当阿图罗回来从中国到我们实验室和共享梅塞德斯和肖恩观察新从成人海马神经元丢失,我们面临着一个挑战:如何证明一个负的?我们如何确保我们不仅仅错过新的神经元,其他的研究看到了吗?
作为一些批评人士指出,识别新的神经元在大脑组织是复杂的。通常,研究人员寻找某些蛋白质的存在,我们知道是由年轻的神经元。但我们看捐赠大脑样本死人;也许这些“标识符”死后蛋白质降解。他们也可能产生的其他角色和其他类型的细胞。
所以我们需要使用多个方法寻找新的神经元。首先,我们检查了几个不同的蛋白质存在于年轻的神经元。我们接下来研究细胞与高分辨率光和电子显微镜。我们想要确保任何细胞报告会的独特外观年轻神经元;他们往往有一个更简单的形状,区分他们从成熟的神经元,它通常是更大的长,复杂的分支。我们还看了本地区整体基因表达模式和观察到的类似的下降与年轻神经元相关的基因。此外,我们寻找证据的干细胞,使年轻的神经元,它有自己的蛋白质标记划分时,可以检测到。
没有一个成年海马组织我们与这些技术检查显示年轻神经元或他们的证据将干细胞的父母。
确保我们的技术甚至能够检测年轻神经元或分裂神经干细胞,我们看着同一地区的海马体在出生之前,当我们知道他们应该存在。在这些胎儿大脑样本,我们清楚地看到丰富的新神经元。使用相同的技术,然后我们寻找这些细胞在大脑组织的人死在婴儿期,儿童期或青春期早期。我们看到新的神经元的数量急剧下降,直到几个仍由13岁;通过18和19年,我们找不到任何。如果成人海马神经发生持续,这是一个非常罕见的现象。
我们无法看到这些细胞可能是由于年轻和年老的脑组织未知的区别吗?我们知道有非常罕见的年轻神经元在成人大脑的其他部分,我们在这些地区。当我们容易发现那些罕见的年轻神经元,我们更加相信,我们看到,还是没有看到,海马体的不仅仅是一个工件衰老的脑组织。
可能一些关于病人的历史在死亡之前,或样品的方式收集了模糊证据的新神经元呈现时,大脑一直活着?说服自己,组织尽可能代表成人的大脑,我们研究大脑收集了世界各地的许多不同的合作者,看到相同的结果。
死亡和保护之间的时间可能导致我们无法检测大脑年轻神经元?为了验证这一点,我们收集了十多个组织患者样本大脑组织切除手术治疗严重的癫痫的一部分。这是我们收集和保存样品迅速最大化他们的质量。此外,我们看着两个样本的大脑已经收集和保存几乎立即死亡的时候,看到相同的结果。
总共我们检查59的大脑,与先前的研究。在所有这些情况下,我们看到了同样的结果:没有新的神经元在成年人的海马的迹象。我们的结论是,如果新的神经元在成人海马出生,他们是极其罕见的。
其他研究人员看到了什么,让他们相信新的神经元是出生在成人海马吗?先前的研究常用的只有一个蛋白质识别新的神经元。不幸的是,我们发现最常见的蛋白质用来做这个,一个叫doublecortin,还可以看到在non-neuronal脑细胞(称为神经胶质)的一生中已知的再生。
另一个研究小组尝试一种不同的技术更常用的考古学家和地质学家:碳14约会。这是一个很有创意的方式来确定细胞的时代,尤其是在一个领域我们需要新的方法来研究人类的大脑。但不清楚准确地说,这种方法可以识别神经元或者还有其他原因以外的放射性碳含量可能会改变会导致新的神经元的细胞分裂。
剩下更多的调查
我们的研究让我们挥之不去的问题——为什么这个下降的神经发生发生的?为什么海马体继续在其他动物创建新的神经元到成年,但不是人类?
包装我们围绕这个问题,我们研究了猕猴的海马,这是已知的继续产生新的神经元到成年。使用标签技术通常不可能在人类伦理原因,我们跟踪新神经元的生成在活的动物。我们发现,产生新的神经元的神经干细胞联合起来形成带状层猴子海马出生之前。这一层是现在和包含细胞分裂甚至在少年猴子。当我们回头看我们人类海马新生的数据我们发现阀杆细胞没有以这种方式组织起来——一个明确的发展人类大脑和其它灵长类动物的区别。
我们的研究只属于海马;许多其他的大脑区域在人类大脑——非常大——没有被调查,仍有待探讨可能出现的新的神经元。发展更好的方法直接研究人类大脑将帮助研究人员了解更多关于人类海马可塑性发生。和未来研究可以确定如果有办法重新点燃这个地区的新神经元的诞生。
但我们的发现是什么意思?我们应该哀叹缺乏新的成人海马神经元?我们认为不是。
首先,制作一个新的神经元的过程是有趣的和已经教我们许多新事物。成年神经发生应继续成为鸟类的研究领域,小鼠,大鼠和其他物种发生。有一天这项工作可能会教会我们如何让它在人类的大脑。
第二,我们的大脑运作几十年——更长的比老鼠的大脑,尽管啮齿动物丰富的新的神经元。事实上,人类的长寿可能与海马神经发生的下降;我们可能在童年的祖细胞。
我们的工作也提出了新的问题——显然和丰富健康的生活方式做改善我们的大脑功能和阻碍时代的衰落,即使没有新神经元。开发一个更深层次的理解人类的大脑发展可能会提供新的治疗方法和治疗大脑衰老的疾病。
