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运动能为大脑制造替换零件,诱发神经新生

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运动能为大脑制造替换零件,诱发神经新生

随着突触可塑性的概念渐渐受到神经科学领域的认可,一种关于增生的更为激进的观点逐渐变得可信。20世纪大部分时间里,科学界坚持信奉大脑是一个在青春期就完全发育成熟的硬件。也就是说,我们出生时的神经元就是我们将来拥有的全部。

我们可以随心所欲地重新调整突触,但神经元只会损耗,而且毫无疑问,我们还会加速神经元的衰退。初中的生物老师可能会提出一个观点,这个观点会吓得你未到法定年龄就不敢饮酒,“现在,你给我记住:酒精会杀死脑细胞,而脑细胞是永远不会再生长的。”你猜结果怎么样?它们真的又生长了——而且达到数千个。

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科学家逐渐学会了使用那些先进的成像仪器来观察大脑,他们找到了确凿的证据,并在1998年公布了一篇有巨大影响力的论文。这个证据来源于一份不可思议的原始资料。癌症患者有时需要注射一种染色剂,它会出现在增殖癌细胞里,便于跟踪癌细胞的扩散情况。观察那些捐献遗体的晚期癌症患者的大脑时,研究者发现他们的海马体也充满了染色标记,这证明神经元就像身体其他细胞一样,正在分裂和增殖——这个过程被称为“神经新生”(neurogenesis)。

于是,科学界正式认定它为神经科学领域最大的发现之一。 曾经,从斯德哥尔摩到南加州,再到普林斯顿,神经学家们都争先恐后要找出我们的新生脑细胞到底有什么作用,因为它的意义是广泛而深远的,帕金森氏病(Parkinson’s)以及阿尔茨海默病之类的退行性疾病的根本病因便源于神经细胞的死亡和受损。

老化本身就是一种细胞的死亡,然而我们突然认识到,至少在大脑某些区域中存在一个内部的对抗手段。或许一旦搞清如何快速启动神经新生,我们就能为大脑制造出替换零件。 那么这对健康的大脑来说又意味着什么呢?其中一条关于神经新生的线索来自山雀研究。

山雀在每年春天会学习新的鸣叫声,而且在短期内,它们的海马体上也显示出新细胞的增生。这是巧合吗?新生的细胞暗示其在学习中起到的某种作用,但我们很难得到这类证据。就像突触的可塑性一样,“神经新生显然与我们和环境的相互作用有关,不仅仅在情感上,在认知上也有关系”。

加州索尔克研究所(Salk Institute)的神经学家弗雷德·盖奇(Fred Gage)说:“设法弄明白神经新生到底有什么作用,这真的是一个有趣的难题。”1998年,瑞典人彼得·埃里克森(Peter Eriksson)领导了这个关键性研究,而盖奇是和他一起工作的研究人员之一。 新生的神经元是完全空白的干细胞(stem cell),要经历一个发育过程才能形成神经细胞。在这个过程中,它们必须找到事情做才能生存下来,但大多数都没有成功。

一个新生的细胞要经过28天才能加入到一个神经网络中。和已经存在的神经元一样,赫布关于活动依赖性学习的概念将得到应用:如果我们不使用新生的神经元,我们就会失去它们。盖奇重新运用环境优化模型在啮齿目动物身上验证了这个观点。“开始进行这个实验时,我们必须要同时处理各种各样的问题。”

盖奇说,“我们需要耍手段得到实验结果,但令我们吃惊的是,仅仅在笼子里放一个转轮,就能对新生神经细胞的数量产生显著影响。而讽刺的是,跑步组的神经细胞死亡率和对照组一样,所不同的仅仅是前者的细胞储备库比较雄厚而已。一个神经细胞要生存并加入到神经系统中,就必须生长出它的轴突。”运动产生大量神经元,而环境优化的刺激则有助于神经元的存活。

标题:运动能为大脑制造替换零件,诱发神经新生

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