《別鬧了!成年人類神經會生成 問題只是多少》

adultneuro-01
【科學(不普及)】 #科學
[科學邏輯] [純Nerdy罵戰]
我小時候聽爸爸說過,別生氣,腦細胞有限,激死了就不會再生。究竟腦袋裡的神經細胞會否生成呢?答案是會(局限在某部份)。而且old news is so exciting,科學家早就知道會了。但這兩個月在科學界居然仍有重大爭議!上週在《細胞.幹細胞》期刊則刊載了最新的回應。[1]
話說早前有篇《自然》期刊文章,聲稱人類海馬體神經細胞不會在成年生成,原因是染不到相關信號的細胞。但同月內,另一篇文章卻做了同樣實驗,卻得出相反的結論。前者的實驗室,也神經科學界的名門,後者則是學術界普遍的立場,爭論如火如荼。
我和朋友看了,當堂嚇一跳,然後得啖笑。因為早就有人用碳十四定年法,透過觀察細胞的碳十四含量,檢測細胞的實際年齡,證明了人類海馬體有成年神經生成[2]。甚至早在1998年,有癌症病人在療程中注射了BrdU(一種能標注新組成DNA的化合物),研究人員發現病人海馬體腦細胞有BrdU,說明在療程期間,有新的腦細胞組成。加上大量證據指向這現象在進化上極度保守,由小鼠至靈長目都能觀寫到(除了水性哺乳類之外),種種證據很難否定人類成人神經生成的存在。
當然,對以上證據,你可以說,也許沒有新神經元,只是已有神經元吸取了大量新DNA,導致看起來是新的,也可以說人和猴子以及其他動物完全不同。但單純以「染不到」做理由,很缺說服力。染不到不完全是問題,問題是,有人染到,有人染不到,當然是信染到的(除非是學術造假,或者染色質素成疑)。染不到,可以是因為屍體死後到達實驗室有一定時間,蛋白可能已分解,也可能很多技術問題,要有嚴謹的陽性對照組。故此,我覺得這根本是胡址,沒有足夠證據立論。
當然,神經會生成,不代表一定會幫助學習能力,記憶,神經可塑性等認知相關屬性。而且,已知靈長目神經元成熟時間較慢,成年神經生成也沒有小鼠及其他物種般常見。真正該研究,是生成量與成熟期之間的平衡,有否及如何影響靈長目的神經可塑性。
我覺得這文章能上具影響力的《自然》期刊,只是因為老闆名氣,以及《自然》故意用這篇具爭議的文章騙「收視率」(影響因子)。當然這只是我的偏見,信不信由你了。
[1] https://www.cell.com/cell-stem-cell/abstract/S1934-5909(18)30166-8
[2] https://www.nature.com/news/2005/050711/full/news050711-12.html
(圖為成年猴子海馬體的BrdU染色)
Fuchs, Eberhard & Flugge, Gabriele & Czéh, Boldizsár. (2006). Remodelling of Neuronal Networks by Stress. Frontiers in bioscience : a journal and virtual library. 11. 2746-58. 10.2741/2004.

科學新知:爸爸做運動能有更聰明孩子?後天因素也能影響「遺傳」

fatherExercise-01

德國哥廷根神經退化疾病中心的團隊,發現有做運動的雄鼠,竟然會提升後代的認知能力!即是說,做運動的爸爸,會生出更聰明的孩子嗎?這和我們以往對遺傳的理解一致嗎?

自從人類發現了生物的遺傳機理後,我們一直相信所有遺傳訊息,都記載在基因序列裡面。這些遺傳密碼,就好像一本書,代代相傳。我們這本書,由DNA中GTAC四個鹼基字母寫成,我們以往相信,單憑GTAC的排列組合,我們已從父母得到所有遺傳密碼,作為生命藍圖,生而成人。曾幾何時,我們以為父母的後天環境影響,不會遺傳到下一代。舉個簡單例子,華人父母就算染了金髮,生出來的孩子也肯定是黑髮的,這似乎是常識。

但是,近幾十年,科學家發現在GTAC的組合以外,原來有更多其他可「遺傳」的訊息,包括DNA的化學改變,染色質結構改變,直接打包各種RNA到精子卵子等等。用回書本的例子,就是原來當父母把遺傳密碼書給你時,除了書本的正文外,上面還有一堆螢光筆,筆記,小紙條,書簽,甚至是摺疊好的書頁。而這些都不須受正文限制,甚至可以被後天影響。這門學問,現在統稱為「表遺傳學」(Epigenetics)。

這周在《Cell Reports》刊登了一篇文章 [1],發現了雄鼠的運動量會影響後代的認知表現!德國哥廷根神經退化疾病中心(German Center for Neurodegenerative Diseases (DZNE) Göttingen) 教授André Fischer的團隊,把雄鼠分成兩組,一組提供玩具與跑步輪,增強其運動強度,另一組則是普通的對照組。他們發現,增強運動的的雄鼠,生出來的鼠寶寶,在成年後,海馬體神經元有更高的「長期增強作用」(Long term potentiation,LTP),即是說牠們有更高的神經可塑性,而海馬體神經可塑性,已知和認知能力有很大關係。研究人員進一步為老鼠做行為實驗,檢視其認知能力,包括學習恐懼的能力,以及在水池迷宮尋找出路的能力。綜合幾種行為實驗結果,他們發現這些老鼠比普通老鼠的後代,提升了認知能力。

研究人員發現,原來在增強運動的雄鼠精子入面,有更高的miRs 212/132,一種微RNA(micro RNA),有抑制部份基因的作用。他們在增強運動的的雄鼠的精子中,同時注入miRs 212/132的抑制劑,就發現這些神經可塑性及認知能力的提升都消失了。這說明增強運動的的雄鼠,是透過提升miRs 212/132,提升後代認知能力。回到上述書本的例子,鼠爸爸在精子中打包了小書簽(miRs 212/132),令鼠寶寶更「聰明」,這些都是鼠爸爸後天努力運動的結果,長遠影響了後代成年後的認知能力。

儘管這是小鼠實驗,未能反映人類情況,但miRs 212/132在脊椎動物之間比較守恆,也許有類似功用。研究人員下一步,會嘗試比較運動量不同的人,有否miRs 212/132的差異。無論如何,運動對人整體健康也十分重要!女朋友們太太們,現在又多一個理由可以迫你配偶做運動了!

1.) Benito E, Kerimoglu C, Ramachandran B, et al. RNA-Dependent Intergenerational Inheritance of Enhanced Synaptic Plasticity after Environmental Enrichment. Cell Rep. 2018;23(2):546-554.