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對(duì)于生物來(lái)說(shuō)求偶非常重要,鳥(niǎo)類(lèi)產(chǎn)生新的神經(jīng)元來(lái)記憶歌曲是無(wú)可厚非的進(jìn)化策略。那么作為高級(jí)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的人類(lèi)是否也能產(chǎn)生新的神經(jīng)元呢?
答案是肯定的。成年人類(lèi)的海馬區(qū)就被觀察到了有新的神經(jīng)元產(chǎn)生,并且不像斑胸草雀被限定在春天!
神經(jīng)元是什么?
在大眾話語(yǔ)體系里,我們很少聽(tīng)到“神經(jīng)元”,反而“神經(jīng)”出現(xiàn)的頻率更高一些。這是一個(gè)模糊的概念?!吧窠?jīng)”可以理解為神經(jīng)元(neuron),也就是大腦里一個(gè)個(gè)形狀靈活多態(tài)的主要承擔(dān)信息接收、處理、傳遞的小單元;不過(guò)一般理解為神經(jīng)束(nerve),即神經(jīng)元發(fā)出的軸突(axon)經(jīng)過(guò)髓鞘(神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)包裹后形成的“電線”。
既然有“電線”,那么必然有“電”了?
沒(méi)錯(cuò)。軸突可以和別的神經(jīng)元形成突觸,突觸就像神經(jīng)進(jìn)行信息傳遞的“驛站”,這就是神經(jīng)元互相連接形成復(fù)雜又靈活的大腦的基礎(chǔ)。
神經(jīng)元是如何產(chǎn)生的?
我們都知道,個(gè)體是從一個(gè)小小的受精卵發(fā)育而來(lái)的。那么這最初的一個(gè)細(xì)胞是如何產(chǎn)生出各種復(fù)雜的細(xì)胞種類(lèi)(皮膚、血液、頭發(fā)、肌肉、骨骼、口腔黏膜等等),甚至高度精密、連接復(fù)雜(至今也不能被完全理解)的大腦的呢?
對(duì)于受精卵而言,這是簡(jiǎn)單的,因?yàn)槭芫陌l(fā)育方向就是“逐漸失去分化功能”,不同的細(xì)胞朝著不同的方向分化,最后產(chǎn)生不可分化的一個(gè)個(gè)形態(tài)功能固定的細(xì)胞。如果細(xì)胞也有詩(shī)意,一定會(huì)吟唱一句“一片森林里分出兩條路,而我選擇了人跡更少的一條,從此決定了我一生的道路”。
而在成年人體內(nèi),也有不斷產(chǎn)生新細(xì)胞的功能,但是可塑性已經(jīng)不如胚胎。以沖經(jīng)元為例,一旦出現(xiàn)神經(jīng)損傷,還能否再生呢?
神經(jīng)再生可行嗎?
不管是神經(jīng)元(neuron)還是神經(jīng)(nerve)的損傷,一旦發(fā)生,星形膠質(zhì)細(xì)胞(astrocyte)就會(huì)替代受損的神經(jīng)元,和一些別的細(xì)胞成分(此如小膠質(zhì)細(xì)胞、底纖維細(xì)胞、寡突膠質(zhì)細(xì)胞先導(dǎo)細(xì)胞、細(xì)胞碎片、血管內(nèi)皮細(xì)胞等)和一些別的分子成分(膠原、纖維連接蛋白、層粘連蛋白等)形成傷疤(glial scar)。這些成分就像磚瓦和水泥一樣,迅速把受傷的部位填補(bǔ)上了。這個(gè)傷疤算是神經(jīng)系統(tǒng)的自我保護(hù),避免了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)態(tài)被干擾,然而,也為神經(jīng)再生帶來(lái)了障礙。
神經(jīng)元的損傷,本身是不可再生的。一旦發(fā)生重大損傷,就會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元的死亡。但是可以通過(guò)干細(xì)胞治療(stem cell therapy)來(lái)實(shí)現(xiàn)重新分化出特定神經(jīng)元的目的。這個(gè)過(guò)程就是模仿胚胎干細(xì)胞的發(fā)育(分化)過(guò)程,通過(guò)植入干細(xì)胞并且誘導(dǎo)千細(xì)胞分化成為具有特定功能的細(xì)胞,比如骨髓移植治療白血病就是這個(gè)原理。
由于干細(xì)胞極其珍貴,難以獲得,且干細(xì)胞移植還可能出現(xiàn)免疫排異反應(yīng)。這就催生了更為瘋狂的想法,就是把自體細(xì)胞通過(guò)一系列干預(yù)手段進(jìn)行“倒帶重播”:使其由“已分化”的狀態(tài)退回到“未分化”的狀態(tài),這就成功制造出了排異反應(yīng)較低的干細(xì)胞,而且想要多少就有多少!
神經(jīng)束再生可以嗎?
另一個(gè)就是神經(jīng)束(nerve/axon)的損傷。一般來(lái)說(shuō),神經(jīng)束受損后,會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況:神經(jīng)元死亡或軸突繼續(xù)生長(zhǎng)(白發(fā)再生)。
因此,神經(jīng)損傷后,會(huì)面臨五個(gè)難題:
1.神經(jīng)元不能死
2.軸突要繼續(xù)生長(zhǎng)
3.軸突要穿過(guò)神經(jīng)膠質(zhì)傷疤
4.軸突找到正確的位置
5.形成新的髓鞘、突觸,功能恢復(fù)
如果前三大問(wèn)題不能正確解決的話,將會(huì)導(dǎo)致功能喪失。而4、5兩大難題不能解決,就將形成錯(cuò)誤的突觸,不僅功能喪失,還會(huì)帶來(lái)神經(jīng)痛(neuropathic pain)。
那我們究竟怎樣來(lái)解決這些問(wèn)題呢?
1、2:神經(jīng)生長(zhǎng)因子。神經(jīng)生長(zhǎng)因子能使神經(jīng)元存活下來(lái),并促進(jìn)神經(jīng)軸突的進(jìn)一步生長(zhǎng)。神經(jīng)生長(zhǎng)的作用在春天需要唱情歌的斑胸草雀大腦里也已經(jīng)被證實(shí)了。
4:為軸突生長(zhǎng)導(dǎo)航的一切因素。目前的研究有semaphorins,netrins,Ephnns,Cell Adhesion Molecule等軸突生長(zhǎng)“精確制導(dǎo)”分子,通過(guò)吸引一排斥等相互作用,讓生長(zhǎng)中的軸突能穿越重重障礙,按圖索驥找到正確的位置而不敲錯(cuò)門(mén)。
5:形成髓鞘的細(xì)胞療法。
鑒于此,神經(jīng)再生遇到的最麻煩的問(wèn)題反而是:3:難以穿越的神經(jīng)膠質(zhì)傷疤(即我們前面說(shuō)到的障礙)。由于神經(jīng)膠質(zhì)傷疤(glial scar)的存在,尤其是膠原(collagen)的存在,有幸逃過(guò)死亡命運(yùn)重新上路甚至有人接應(yīng)的軸突,遇到了難以翻越的綠壩長(zhǎng)城。
不過(guò)目前已經(jīng)有很成熟的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),一種存在于嗅覺(jué)系統(tǒng)的細(xì)胞——oIfactory ensheathing cells(OEC)(又叫olfactory ensheathing glia,OEG)能夠?yàn)樯L(zhǎng)中的軸突打通隧道。ensheathinq,望文生義,也是形成一種髓鞘。將這種細(xì)胞移植到神經(jīng)膠質(zhì)傷疤處,形成的空腔能夠使軸突生長(zhǎng)穿過(guò)。