他們用溴脫氧尿苷標記技術,在五位因癌癥去世的成年患者大腦中,找到了新生神經元的明確證據,最年長的患者已經72歲,癌細胞并未能阻止他的海馬體繼續制造新的神經元。
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這項研究之所以引發地震,是因為它推翻了一個統治了神經科學近一個世紀的教條。早在1900年代初期,西班牙神經學家圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾——被譽為現代神經科學之父。
就曾斷言成年人的大腦是固定不變的,神經元之間的連接在兒童期就已基本完成,成年后只會衰退不會增長。他的觀點如此權威,以至于此后幾代人幾乎從未質疑過卡哈爾本人是一位技藝高超的繪圖師。
他用顯微鏡手繪了成千上萬個神經元的精細結構,這些畫作至今仍是神經科學史上的經典。但他錯了,成年人的大腦不是靜態的雕塑,而是一個持續重塑的動態系統。
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海馬體是這個故事的主角它深藏在大腦顳葉內側,形狀確實有點像海洋中的海馬,全長約 4 至 5 厘米,呈彎曲的管狀。這個結構負責將短期記憶轉化為長期記憶,也是空間導航的核心處理器。你之所以能記住昨天把車停在了哪個車位,全靠海馬體在工作
Eriksson的發現集中在海馬體的齒狀回——一個像牙齒一樣排列的致密神經元層,這里是成年神經發生的唯一熱點區域,每天大約有 700 個新神經元在這里誕生,聽起來不多,但考慮到海馬體總共只有約一百萬個神經元,每年更新比例可達 25.5%,累計一生,你的海馬體中可能有數萬甚至數百萬個神經元是在成年后誕生的。
聽起來不多,但考慮到海馬體總共只有約一百萬個神經元,這個更新率每年達到了0.07%累積一生,你的海馬體中可能有數萬個神經元是在成年后誕生的。
那么,是什么在控制這個更新過程的快慢?答案指向一系列生活方式因素,而體育鍛煉是其中最強有力的促進劑。2007 年該研究團隊完成實驗并放出預印本,2011 年伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的 Arthur Kramer 團隊完整成果正式發表于《美國國家科學院院刊》,是一項里程碑式的老年腦科學研究。
他們把120名55到80歲的老年人隨機分成兩組,一組每周步行三次、每次40分鐘,另一組做拉伸和力量訓練作為對照一年后,步行組的海馬體體積平均增加了2%,而對照組減少了約1.4%。
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這個差異在統計學上是顯著的,更驚人的是,海馬體體積的增加與記憶測試分數的提高直接相關——運動不僅讓你的海馬體變大,還讓你的記憶變好。
Kramer后來在一次采訪中解釋說,運動的促進效應主要通過腦源性神經營養因子來實現。BDNF本質上是一種蛋白質信號分子,它在血液中的濃度可以在一次中等強度運動后提高數倍
這種分子被神經科學家半開玩笑地稱為"大腦的肥料"——它能促進神經元軸突和樹突的生長,增強突觸之間的連接強度,還能保護現有神經元免受應激損傷,你不需要跑馬拉松來獲得這個效應,快走、游泳、騎自行車都可以關鍵是持之以恒。
單次運動的效果只能維持幾小時到幾天,只有規律運動才能讓BDNF水平維持在較高基線上。久坐不動的老年人,大腦長期處于一種BDNF"饑餓"狀態,運動重新激活了這個營養供給通道。
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認知訓練的效果路徑則完全不同。2014年,德克薩斯大學達拉斯分校的Denise Park團隊設計了一個巧妙的實驗,發表在《心理科學》上他們把221名60到90歲的老年人分成三組,分別學習數碼攝影、絎縫縫紉,或者只做被動活動如聽音樂和看電影。
14周后,學習新技能的兩組在記憶力和認知靈活性測試中表現明顯優于對照組,而且這種優勢在一年后仍然存在更有趣的是,學習攝影的那組在社交參與度上也顯著提高。
他們經常一起外出拍照、討論作品關鍵在于學習內容的"新穎性"——必須是參與者完全不熟悉的活動,才能有效激活大腦的可塑性機制。
重復做已經熟練的事情,比如每天都做同樣的填字游戲,效果要差得多。社交互動的作用可能比我們想象的更基礎。
2019 年,倫敦大學學院的 Andrew Sommerlad 團隊發表一項追蹤超一萬名英國老年人長大 28 年的研究,成果刊登于《公共科學圖書館?醫學》。結果顯示,長期高頻參與社交活動的老年人,癡呆發病風險較長期社交孤立人群降低約 12%。
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這個效應量之大令人驚訝——它獨立于教育水平、身體活動和其他已知風險因素Sommerlad推測,社交互動之所以如此有效,是因為它同時調動了多個認知系統:語言理解、情緒識別、記憶提取、注意力切換,相當于給大腦做全身運動。
而社交孤立的危害可能是雙向的——不僅減少了認知刺激,還會通過應激激素的途徑直接損害海馬體。睡眠的維護功能則在另一個層面上運作。
這個系統在深度睡眠期間工作效率最高,腦脊液沿著星形膠質細胞形成的通道涌入腦組織,沖洗掉白天積累的代謝廢物,包括與阿爾茨海默病密切相關的β-淀粉樣蛋白和tau蛋白Nedergaard。把膠質淋巴系統比作大腦的"洗碗機"——它在睡眠時開啟,在清醒時關閉。
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長期睡眠不足意味著這些毒素在大腦中持續積累,相當于讓你的大腦在垃圾堆里工作老年人的深度睡眠時間通常比年輕人減少約50%,這可能是衰老與認知衰退關聯的一個重要中介因素。
飲食對大腦的影響近年來也得到了越來越多的證據支持。2015年,拉什大學的Martha Clare Morris提出了"MIND飲食"——地中海飲食與DASH飲食的混合體,專門針對大腦健康優化富含綠葉蔬菜、漿果、堅果、全谷物和魚類,限制紅肉、黃油和奶酪
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一項追蹤了近千人長達五年的研究發現,嚴格遵循MIND飲食的老年人,認知衰退速度比對照組慢約35%。Morris在2020年去世前,一直致力于推廣這種飲食模式,她常說的一句話是:"保護大腦不需要昂貴的補品,只需要你的餐盤"。
可能的機制包括抗炎效應、抗氧化保護和血管健康改善,大腦的血管網絡極為密集,任何影響心血管健康的因素都會波及大腦。
神經可塑性在宏觀層面也有跡可循功能性磁共振成像研究顯示,老年人在完成認知任務時,大腦的激活模式與年輕人有所不同年輕人通常只有左腦或右腦單側激活,而老年人往往表現出更廣泛的雙側激活,兩個半球同時參與。
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2002 年,Roberto Cabeza 首次系統描述該大腦代償特征,并將其命名為 "HAROLD" 模式。這并非衰老的缺陷,而是一種代償策略,當主導區域效率下降時,大腦調動更多區域來分擔工作負載只要這種代償還有余地,老年人的認知表現就可以維持在相當高的水平當需求超過代償能力時,差距才會顯現。
所有這些發現匯聚成一個核心信息:大腦的可塑性是終身的,但需要使用才能維持神經科學家喜歡用一句行話來概括——"一起激發的神經元,連在一起"。
這意味著你經常使用的神經回路會變得更強大,而長期不用的回路則會逐漸退化這個原則適用于任何年齡段,但對老年人尤其重要,因為他們的神經儲備已經開始自然減少。
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90多歲的老人仍然可以學習新技能,Eriksson和其他人的研究已經證明了這一點重要的不是你能學多快,而是你是否愿意開始今天開始運動、學習新技能、見朋友、睡好覺、吃對食物,永遠不晚你唯一不能做的事,就是什么都不做。
信源:
《中國科學院》——《研究證實人腦神經元可終身生成》
《Science》——血管旁通路介導腦脊液腦實質轉運
《哈佛公共衛生學院營養源》——膳食綜述:MIND 健腦飲食
《上海市長寧區人民政府官網》—— 運動起來,大腦會更 “強”
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