成年人的大脑仍然能够产生新的神经元

人的大脑海马体神经细胞，与学习和记忆密切相关。多年前医学教科书告诉我们：成年人的神经细胞或神经元的数量已经定型，不再增生。那么如果这个区域的神经元出现衰老或者损伤，学习与记忆功能就会逐渐减弱。事实上这种观点渐渐地被新近的科学实验所否定，这主要归功于盖季先生(Gage)等一批大脑科学家的辛勤耕耘。首先是小鼠的动物实验，之后又在人体的大脑海马体证实，神经元的再生能力是确实存在的，而且这种再生能力还可以人为地调节，比如跑步，改变环境增加日常趣乐活动，甚至变更饮食，多食富含类黄酮之类的食物，都可以增加神经元的再生能力，改善学习与记忆等认知功能。

近日《华盛顿邮报》视频采访了盖季先生，他是著名的索尔克生物研究所所长，让我们来听听他的科研故事和应该知道的保健知识。

标题：神经科学家的研究揭示人的大脑如何能够产生新的神经元

作者：Jamie Talan
编译：汪生
2021年2月6日

40多年前，当盖季涉足神经科学领域时，当时的主流观点是成年人的脑细胞不再重生，数量已经定型。如果损伤丢失了，那就是终生的。但是盖季在90年代关于人类大脑细胞的研究震惊了科学界，他和自己的团队发现，运动，比如跑步，或者丰富多彩和复杂的环境变化竟然可以产生新的脑细胞，可以功能完好。这也解释了为什么他是一位严肃的长跑爱好者，这确实是一个好消息。

盖季今年70岁，是圣地亚哥索尔克生物研究所的所长(Salk institute for biological sciences)。目前仍在思考成年人如何能够持续地产生新的脑细胞，老年人如何保持健康抵抗疾病。做为研究所的高层领导，他也全力支持同事们治疗癌症的创新方法，也在研究日常食物中分离出来的物质如何改善大脑功能，以及植物与生态变化的影响。
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《华盛顿邮报》近日视频采访了盖季，谈到年轻的盖季当年出走海外多个实验室，包括去德国法兰克福，意大利罗马，培养了科研兴趣，包括观察了小鼠笼子里面跑转轮，最终导致了大脑神经元再生的关键发现。

问：最初您是如何对神经科学产生兴趣的?

答：是一次偶然相遇，是在佛罗里达的公交车上，那是一位我在法兰克福认识的朋友。他在心理学家Robert Isaacson的实验室工作，这是一位奠基了大脑海马生理功能的大学者，发现海马是将短期记忆转变为长期记忆贮存的地方。

Isaacson那时正在研究癫癎，我朋友催促我可以申请夏季工作。那年我18岁，在大学学习生命科学，然后就在那实验室干了3年半，毕业后去霍普金斯大学读研究生，师从Dave Olton。 Olton当年也是从Isaacson那里拿到博士学位的。

在他们的实验室，我学会了用小鼠大脑损伤模型来研究记忆的空间解剖结构，在脑的某一区域做一切口，观察动物的行为变化，接着又观察它的愈后过程，那里真是个学习神经科学的好地方。

博士毕业后，我受聘于德州基督教大学，着手筹建了一个新的神经学科。我们对神经细胞如何能够长出新芽十分感兴趣，就是欢察损伤后的海马如何能够长出神经纤维，并且设法判断这是否是行为复愈后的結构基础。我们发现海马内锌的浓度很高，根据这一线索又发现了大脑发育的神经生长因子。

之后我想对生长因子研究的更加透彻一些，就来到瑞典Lund大学加入Anders Bjorklund的实验室。他是最早发现大脑损伤后神经细胞长出纤维分枝或新芽的。在这里我学到了如何在动物大脑中移植神经细胞的技术。我们对神经生长因子感兴趣，想知道这些因子是不是动物模型脑损伤后神经细胞生长的原因。

问：您什么时候开始验证这些想法的？

答：1985年我回到加州圣地亚哥大学，开始研究如何将神经生长因子插入病毒中，然后感染细胞，并将其移植到大脑中去，我们成功地做出首个病毒载体，并且安全地将基因送至大脑内。我们也采用皮肤的纤母细胞让其表达过量的神经生长因子，然后输入海马。

我们发现在培养皿内让神经无母细胞表达某种神经生长因子后，这些细胞可以疯狂的生长。这让我们深深关注这些神经元母细胞如何在脑内生存与分裂。1994年，DNA双螺旋结构的发现者 Francis Crick 前来领导索尔克研究所，路过UCSD， 邀请我加入该所。他的工作要求十分简单，就说做你喜欢做的研究。我就过来了。

我的新实验室试用一种名为 BrdU 的合成分子，当细胞分裂时，它会进入细胞的DNA。它可以用于标记脑细胞的分裂。我们设计了实验，看看 BrdU 是否进入了经过细胞分裂的神经元。我们发现，该分子确实进入了成年啮齿动物大脑的神经元，这是我们和其他科学家识别旧大脑中产生新的神经元的绝佳工具。

与此同时，我和我的同事正忙于研究成年小鼠中被称为神经元再生的新神经元的诞生。我们首先发现，让小鼠暴露在跑步轮的活动环境中会增加神经元再生，我们感到惊讶，但我们想知道单独使用跑步轮与没有跑步轮却有多样活动的环境是否均可以增加神经元的产生。我们拿走了跑步轮，在笼子里添加了小玩具。我们感到惊讶的是，这两种情况以不同的方式增加了神经元的产生。我们重复这些实验，其他科学家也用各种不同的小玩物重复了这些实验：让小鼠玩小通道和管子、木块、圆球、铁丝网、杆子，以及他们可以爬来爬去的任何东西。

小鼠花时间跑步和玩耍后，在大脑海马齿状回的区域表现出神经元再生的证据。齿状回的功能是记录活动经历并将之转化为记忆。

问：动物实验的发现如何帮助人体的实验研究？

答：我们的目标是看看人类的神经元再生是否会发生。我们使用荧光抗体标记的 BrdU 来观察任何分裂的神经元。一位欧洲同事可以从癌症患者那里获得新鲜的尸体解剖组织，这些癌症患者在死亡前被注射了 BrdU 以跟踪脑瘤。1997 年初，我们对尸体解剖组织进行了研究，可以看到细胞被 BrdU 标记。这证明海马体的齿状回有分裂的新生细胞，这些细胞已成为成熟的神经元。我们继续进行其他研究，证明人类海马体终生保持有产生神经元的能力。

去年两项研究表明，在老年人或阿尔茨海默病死亡的病人海马体中，仍然存在神经元再生。

今天我们的发现和许多其他人的工作，促使制药公司正在开发针对神经元再生的药物。

问：您也对食物的化学成分和生命行为感兴趣吗？

答：是的。我们知道神经元再生会增加认知功能，我们希望在饮食中找到天然产物，这些产品也会增加成年人大脑中新的神经元的诞生。我们从火星公司的研究部门“火星边缘可可黄烷醇”科学中心获得资金，以研究食物的化学成分以及我们的生活选择和行为对大脑的影响，这包括研究可能对神经元再生有影响的各种类黄酮。我们还在研究饮食对炎症的影响，炎症似乎阻碍了血管健康和神经元的再生。我们想确定我们吃的食物是否会影响炎症过程。

问：您们有没有发现什么?

答：是的，我们发现我们吃的某些植物中含有特定的成分黄酮类，这些小分子是植物用来保护其外层细胞层免受过度光线的影响；它们可能对包括人类在内的哺乳动物产生显著的抗炎作用。
自从我们探讨植物和食物以来，我和妻子修改了我们的饮食。我们通常吃得少一些，选择多吃蔬菜和鱼，而不是红肉、加工食品和糖。我一直是个长跑爱好者，我们关于神经元再生和锻炼益处的发现继续鼓励着我的跑步。除了每天跑步外，我们也长时间散步，保持动的状态。

译者注：盖季在采访中没有透露特定的类黄酮种类和相关植物，这里补充一些这些内容。见下

参考文献：
1. https://www.washingtonpost.com/science/neuroscientists-research-helped-unearth-how-human-brains-can-make-new-cells/2021/02/05/5ae79ea4-60be-11eb-9430-e7c77b5b0297_story.html

2. https://www.webmd.com/diet/foods-high-in-flavonoids

黄酮类化合物是具有多种健康益处，类黄酮有六种主要类型(2)，它们是：
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黄酮醇(Flavonols)
黄酮类(Flavones)
黄烷-3-醇(Flavan-3-ols)
黄烷酮(Flavanones)
花青素(Anthocyanidins)
异黄酮(Isoflavones)
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获得六种类黄酮的最佳方法是食用各种水果和蔬菜。以下这10种食物是膳食中类黄酮的最佳来源：
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莓类(Berries)
所有莓类均含有类黄酮，但某些品种比其他品种更有效。黑莓功能特别强大，包括所有六种类型的类黄酮。蓝莓，樱桃和覆盆子也含有所有类黄酮。草莓含有适量的花青素。
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红卷心菜(Red cabbage)
花青素的另一个重要饮食来源是红甘蓝。针对其抗癌，心血管疾病，糖尿病和与年龄有关的认知障碍的保护作用,对花青素进行了大量的研究。
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洋葱(Onions)
洋葱是众多菜系的基础，这也就不足为奇了。这种不起眼的蔬菜是营养的强大来源，可为任何菜肴增添风味。洋葱是黄酮醇的重要来源，可减少患前列腺癌的风险。
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羽衣甘蓝(Kales)
黄酮醇的另一个重要来源是羽衣甘蓝。羽衣甘蓝叶是沙拉的极佳基础，可以添加到汤和炖菜中以增加其营养价值。如果您不喜欢这种口味，可以在冰沙和蛋白质奶昔中加入羽衣甘蓝，以掩盖味道。
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香菜(Parsley)
欧芹在美国饮食中提供的黄酮醇含量超过任何其他食物。欧芹每克含有超过130毫克的黄酮醇。可以将其添加到汤和酱汁中，或撒在菜肴上再食用。
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茶(Tea)
在饮食中添加类黄酮最简单的方法是喝茶。绿茶，乌龙茶和红茶都含有高含量的黄烷醇，这些黄烷醇对心血管和认知健康都有好处。
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红酒(red wine)
黄烷醇的另一个重要来源是红酒。适量的红酒具有多种健康益处，尤其是降低心血管疾病的风险。建议购买无硫红葡萄酒(Sulfur free red wine).
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黑巧克力(Dark chocolate)
巧克力和可可都富含黄烷醇。特别是可可对认知能力增强及其对心血管系统的保护作用进行了大量的研究。
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柑橘类水果(Citrus fruits)
柑桔类水果，例如橘子，葡萄柚，柠檬和酸橙都含有黄烷酮。榨取这些水果可以使这些健康的植物化合物得到更加集中的利用。您也可以将新鲜的柠檬或酸橙汁挤入冰水中以增加营养价值。
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黄豆(Soy GMO free)
大豆有多种不同形式，是异黄酮的最佳来源。吃毛豆，豆腐，印尼豆豉(Tempeh)和酱油都是增加饮食中异黄酮的好方法。对异黄酮在生殖系统癌症如乳腺癌，卵巢癌，前列腺癌和睾丸癌的保护作用已经做了大量研究。
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下面是六个类黄酮亚型，以及包含它们的食物种类
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黄烷醇
这些类型的类黄酮以其抗氧化性能而闻名。它们可能有助于管理心血管疾病的症状。
洋葱
羽衣甘蓝
葡萄和红酒
茶
桃子
莓类
番茄
生菜莴苣菜
香葱
西兰花
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黄烷-3-醇
含有这些类黄酮的食物营养非常丰富。它们包括：
白茶
绿茶
乌龙茶
红茶
苹果
紫色和红色葡萄
蓝莓
草莓
可可和巧克力产品
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黄酮类
黄酮是蓝色和白色开花植物中的色素。它们还可以作为天然农药，保护叶子免受有害昆虫的侵害。黄酮也可能有助于体内炎症。
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香菜
红辣椒
芹菜
洋甘菊(chamomile)
薄荷
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黄烷酮
黄酮类化合物具有抗炎特性。它们还可以帮助您控制体重和胆固醇。
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柠檬
青柠
橘子
葡萄柚
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异黄酮
异黄酮可能有助于保持体内激素平衡。异黄酮类化合物主要存在于大豆，大豆制品以及一些其他豆类中，例如蚕豆。
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花青素
花青素是天然产生的颜料，可使花朵呈红色，紫色和蓝色。它们主要存在于莓类和莓类产品的外皮中，例如：
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红色和紫色的葡萄
红酒
蔓越莓
蓝莓
草莓
黑莓