人类海马体是大脑中记忆和学习的场所，在成年后会产生新的神经元。
本报讯 人类成年后是否会长出新的脑细胞一直是个备受争议的话题。一项7月3日发表于《科学》的研究给出了肯定的答案，这有助于回答这个神经科学中最具争议的问题，并引发一些推测，即这一过程可能被用于治疗抑郁症和阿尔茨海默病等。
在儿童、成年小鼠和猕猴中，新的神经元通过一种名为神经发生的过程形成。这涉及干细胞反复产生所谓祖细胞，后者增殖形成未成熟的神经元，并最终发育成熟。
先前对成年人的研究发现，海马体中存在干细胞和未成熟的神经元。海马体对学习和记忆至关重要，是儿童和一些成年动物神经发生的主要大脑区域，但在成年人的海马体中尚未观察到祖细胞。荷兰神经科学研究所的Evgenia Salta说：“我们缺少了这种联系，这是反对成年人大脑能够形成新神经元的主要论据之一。”
为了找到这种联系，瑞典卡罗林斯卡学院的Jonas Frisén和同事首先着手创建能够准确识别祖细胞的机器学习模型。这项研究收集了6名幼儿的海马体样本。这些样本是在孩子去世后由父母捐献用于研究的。
研究人员利用从样本中提取的数据，训练人工智能模型基于约1万个基因的活性识别祖细胞。“在儿童时期，人类的祖细胞看起来与小鼠的相似，因此我们可以轻松识别它们。”Frisén说，“我们的思路是获取儿童时期祖细胞的分子指纹，然后用它识别成人的这些细胞。”
为了对模型进行测试，研究团队让它们在年轻小鼠的海马体样本中识别祖细胞。这些模型正确识别了83%的祖细胞，它们将另一种细胞错误归类为祖细胞的概率不到1%。在另一项测试中，这些模型正确预测了在成人大脑皮质样本中几乎不存在祖细胞。没有证据表明神经发生在成人的该大脑区域。
“从人类儿童数据到小鼠数据，再到成人数据，他们成功验证了这个模型。”英国伦敦国王学院的Sandrine Thuret说。
一旦验证完成，研究人员就可以通过这些模型确定14名20至78岁死者损献的海马体样本中的祖细胞，从而测试神经发生是否出现在成人身上。
至关重要的是，他们首先采取了一个步骤，增加了捕获祖细胞的概率。研究小组使用一种抗体来筛选死亡时正在分裂的脑细胞，包括非神经元细胞，如免疫细胞和任何祖细胞。这有助于排除常见的非分裂神经元细胞，如成熟神经元，从而更容易找到罕见的祖细胞。
然后，研究人员将这些分裂细胞的基因活性相关数据输入模型中。“他们富集了分裂细胞，这使他们能够找到那些非常罕见的细胞，而如果你把所有细胞都放进去，就会错过这些细胞。”美国宾夕法尼亚大学的宋洪军（音）指出，之前的研究没有做到这一点。
最终，该团队在9名捐献者体内发现了祖细胞。“众所周知，在啮齿动物中，环境和遗传因素会影响神经发生的程度，所以我猜测，人类之间的差异也是由遗传和环境因素造成的。”Frisén说。
这些结果让研究人员相信，成人神经发生是真实存在的。“它确实有助于该领域向前迈出重要一步，因为它补充了这个缺失的环节。”Salta说。“神经元确实是在成年期通过细胞分裂而产生的——这正是这篇论文所确认的事实。”Thuret说。
Thuret表示，未来或许有可能研究患和没患影响大脑的疾病（如抑郁症和阿尔茨海默病）的成人的神经发生差异。她推测，或许促进这一过程的药物可以减轻症状。
但美国耶鲁大学的Jon Arellano说，即使成年人的大脑中确实形成了新的脑细胞，它们也可能因为数量太少而无法用于治疗。然而，Thuret认为这不是问题。“在小鼠中，我们看到，只需要非常少的新神经元就能对学习和记忆产生影响。”（李木子）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/science.adu9575