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「後進先出」!這部份大腦最易衰老

2024-09-05科學

編譯:王方

人類和黑猩猩從共同祖先分離後的600多萬年裏,人類大腦迅速積累了有助於決策和自我控制的組織。一項對比黑猩猩大腦與人類大腦掃描影像的研究發現,在衰老過程中,這些組織所在的區域也是最容易退化的。相關論文8月28日發表於【科學進展】。

人類大腦灰質減少振幅最大的是額葉皮層

圖片來源:Samunella/Science Photo Library

先前研究表明,人類大腦中最晚成熟的區域,如額葉的某些部份,會最先出現衰老跡象,這一理論被稱為「後進先出」。最新研究表明,一些較晚成熟、最容易衰老的區域,恰恰也是人類最近前進演化出來的。

英國牛津大學神經科學家Rogier Mars說,這些研究結果傾向於支持「大腦皮層擴張是以與年齡相關的衰退為代價的重要假設」。

研究人員使用非侵入性磁共振成像掃描,繪制了人類和黑猩猩大腦的數據驅動圖。他們分析了189只9至50歲黑猩猩和480名20至74歲人類的掃描結果。結果發現,這兩個物種的兩個大腦半球通常是對稱的,並且有許多相似的解剖結構簇,特別是在前額葉皮層區域。

論文共同通訊作者、德國於利希研究中心大數據神經科學家Felix Hoffstaedter介紹,前額葉皮層區域涉及復雜的認知功能,如語言、工作記憶、時間感知和決策。這一區域的損傷與艾爾茨海默病及幾種癡呆癥有關。

研究人員隨後測量了50歲以下的黑猩猩和58歲以下的人類大腦灰質隨時間萎縮的程度——這是衰老的標誌。他們發現,人類額葉皮層,包括前額葉皮層的萎縮振幅最大,而在黑猩猩中,一個涉及習慣形成和獎勵行為的中心結構——紋狀體的萎縮振幅最大。在這兩個物種中,與視覺處理和運動技能有關的大腦區域不太容易衰老。

最後,研究人員評估了與黑猩猩相比,人類大腦的哪些區體擴張得最多,並比較了相同年齡、性別的人類和黑猩猩大腦的掃描結果。

結果表明,最快的前進演化擴張發生在前額葉皮層區域,這也是最容易衰老的區域之一。一個隱藏在大腦深處並參與處理情緒和身體訊號的結構——島葉,也顯示出快速前進演化擴張,並增加了衰老風險。

Hoffstaedter表示:「從前進演化角度看,最新、最大的變化也是衰老發生最多的地方。」

研究人員還將黑猩猩與東非狒狒、獼猴進行了比較。他們發現,其大腦中經歷快速前進演化擴張的區域和經歷加速衰老的區域之間沒有這種聯系,表明這種特征可能是人類大腦前進演化所獨有的。

Mars說,除了灰質減少外,觀察與年齡相關的變化,包括大腦區域和基因表現譜之間的變化,也很有趣。

相關論文資訊:https://doi.org/10.1126/sciadv.ado2733