成年人大脑的持续活力

巴斯德研究所(Institut Pasteur)和法国国家科学研究中心(CNRS)的科学家们在几个月的时间里进行了实时观察，揭示了小鼠嗅球中新的成年神经元是如何形成和进化的。他们惊奇地发现，在这些新神经元与它们被招募到的回路之间建立的连接中，存在着恒定的结构可塑性。科学家们证明，这种神经元活力可以使嗅球对感觉信息进行最佳处理。这些发现将发表在杂志上神经元2016年6月30日。

尽管大多数神经元是在胚胎发生过程中产生的，但大脑的某些区域，如啮齿动物的嗅球和人类的海马体，能够在成年期不断再生神经元。科学家们大约在15年前首次最终发现了这些新的成年神经元，但它们的功能仍然是个谜，主要是因为它们在活体动物中无法获得。

在杂志上发表的一篇文章中神经元法国国家科学研究中心(CNRS)科学家皮埃尔-玛丽·莱多(Pierre-Marie Lledo)指导的巴斯德研究所(Institut Pasteur)一个部门的科学家进一步证明了在成人大脑神经元水平观察到的变化的高度动态性质。科学家们花了几个月的时间观察小鼠嗅球在成年期形成的神经元的发育。这给了他们一个独特的机会来实时观察神经元之间连接的形成、稳定和消除。

他们发现，在嗅球中，新的神经元不断形成，这些新神经元和邻近细胞之间的连接在其一生中显著地重新排列。所有这些神经元都在不断地重组它们彼此之间建立的数十亿个“突触”联系。科学家们对这一观察结果感到惊讶。“我们希望看到突触逐渐稳定，就像大脑发育过程中发生的那样。但令人惊讶的是，这些突触在新神经元的整个生命过程中被证明是高度动态的。此外，这些动态也反映在主要神经元上，它们的主要突触伙伴，”巴斯德研究所的第一作者库尔特·赛勒解释说。

为了观察神经元回路的持续形成，科学家们用绿色荧光蛋白(GFP)标记了新的神经元，以便用显微镜对动态变化进行成像。这些实验在几个月的时间里进行，以跟踪新神经元的整个生命周期。在它们生命的前三周，这些新的神经元扩展了它们的细胞投射，即树突，形成了几个分支，这些分支随后变得非常稳定。接下来，他们观察了神经元棘(突触形成的结构)，并证明了新神经元和已有神经元之间20%的突触每天都在发生变化——这一现象也在它们的突触伙伴(主要神经元)身上观察到了嗅球神经元。使用基于计算机的模型，作者表明，这些动态使突触网络能够有效和可靠地调整环境中持续的感觉变化。

“我们的研究结果表明，大脑这一不断再生区域的可塑性发生在持续的物理形成和突触连接的消除中。这种结构的可塑性揭示了一种独特的动力机制，这对新生事物的再生和整合至关重要神经元在成年人的大脑回路中，”科学家们总结道。更普遍地说，这项研究表明，大脑中与记忆和学习密切相关的区域存在一种普遍的可塑性机制。