人類大腦可能正在變大

自 20 世紀 30 年代以來,馬薩諸塞州一個社群的大腦尺寸穩步增加,這可能解釋了為什麼全國範圍內的痴呆症發病率呈下降趨勢

Human brain illuminated by blue light and surrounded by rays of purple light

Laguna Design/Getty Images

總的來說,美國人的壽命比一百年前更長。越來越多的人活到老年意味著患痴呆症或阿爾茨海默病(通常在晚年發生的疾病)的風險比例增加。然而,研究人員發現,在美國和其他地方,痴呆症的風險實際上可能正在降低,至少在部分人群中是這樣。一項新的研究為這一趨勢提供了一種可能的解釋:隨著時間的推移,人類的大腦可能正在變大——從而對退化更具抵抗力。

包括美國和英國在內的幾個國家的大型人口研究發現,近幾十年來,痴呆症的新病例數或發病率有所下降。其中之一是弗雷明漢心臟研究,該研究自 1948 年以來一直在收集馬薩諸塞州弗雷明漢居民的資料。現在,該研究已納入第三代參與者,包含來自超過 15,000 人的資料。

2016 年,德克薩斯州大學健康科學中心聖安東尼奧分校的神經學家 蘇達·塞沙德里 和她的同事發表了研究結果,揭示了雖然患病率(痴呆症患者總數)有所增加,但自 20 世紀 70 年代末以來,發病率有所下降。“這是一個令人鼓舞的訊息,”塞沙德里說。“這表明,在 30 多年的時間裡,某人出現症狀的平均年齡有所上升。”


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這些發現讓研究小組想知道:痴呆症風險降低的原因是什麼?雖然弗雷明漢居民及其後代的的心血管健康(這會影響患痴呆症的機率)在過去幾十年中也有所改善,但這本身並不能完全解釋這種下降。最重要的是,這種效應只出現在獲得高中文憑的人身上,根據塞沙德里的說法,這表明對痴呆症的更大抵抗力可能源於早期生活中發生的變化。

研究小組假設,發育期間的更好健康狀況會導致更大的大腦,因此決定調查弗雷明漢居民的大腦中是否出現此類變化。研究人員使用磁共振成像 (MRI) 進行的腦部掃描僅在 1999 年開始。因此,研究小組檢查了 3,226 名在 1930 年代至 1970 年代之間出生、在 45 歲至 74 歲之間接受過 MRI 檢查的個體子集。

研究小組對 MRI 資料的分析於 3 月份發表在JAMA Neurology上,結果顯示,在年輕一代中,大腦尺寸的幾個指標有所增加。透過測量顱骨內的空間(也稱為顱內容積)確定的腦容量增加了 6.6%,從 1930 年代出生的人的 1236 毫升增加到 1970 年代出生的人的 1317 毫升。白質和海馬體(後者是處理記憶的關鍵區域)的體積也變大了。皮層(大腦外層)的表面積也增加了,但皮層的厚度卻縮小了約 20%。

加州大學戴維斯分校醫學中心的神經學家、該研究的第一作者查爾斯·德卡利說,看到皮質厚度減少起初有點令人驚訝。但考慮到隨著大腦變大,它也會變得更加複雜——這個過程被稱為腦回化,它會擴大皮層的表面積,因此這些發現是有道理的。德卡利推測,這種變化的潛在後果可能是,後代的大腦不僅變得更大,而且也變得更加相互關聯。他補充說,白質(包含腦細胞連線纖維)的增加也為這一假設提供了證據。

大腦尺寸在成年期達到頂峰,顱內容積在整個生命週期中保持穩定(除了與骨骼疾病相關的罕見病例會扭曲顱骨形狀)。因此,作者指出,更大的腦容量可能反映了環境因素的影響,例如教育和發育期間的整體健康狀況。塞沙德里認為,確定究竟是什麼導致了大腦尺寸的變化是下一步要解決的重要問題。也可能存在導致大腦萎縮的環境因素——一項2023 年的研究報告稱,在過去 50,000 年中,人類的大腦在溫暖時期往往比涼爽時期更小,這表明氣候變化可能會產生這種影響。自從大約 700 萬年前出現人類家族樹以來,我們的大腦體積增加了兩倍

梅奧診所的神經影像學科學家 普拉桑蒂·韋穆裡 說:“這是一項不錯的研究,但它需要更多的驗證。”她撰寫了一篇社論來配合這項研究。她補充說,在一個更大的樣本中重複這些發現,並進行縱向研究以檢查大腦尺寸在整個生命週期中的變化,將使這些發現更具說服力。

另一個懸而未決的問題是,跨世代的大腦生長在其他人群中是什麼樣的。弗雷明漢研究的大多數參與者都是健康、受過良好教育且非西班牙裔白人——因此,生活在不太優越的環境中對大腦尺寸的影響仍有待觀察。“這些發現需要在其他種族、民族、地理和社會經濟更多樣化的人群中進行探索,以瞭解這是否仍然成立,”塞沙德里說。

塞沙德里和德卡利指出,他們及其同事計劃在未來的研究中解決其中一些遺留問題。與此同時,他們指出,這項工作強調,在考慮痴呆症預防時,必須同時考慮成年早期和童年時期。

劍橋大學的神經科學家和流行病學家 卡羅爾·布雷恩 並未參與這項研究,她對此表示贊同。“弗雷明漢研究在理解大腦健康及其在所包含的年齡組中的演變方面發揮了非常重要的作用,”她說。她補充說,這項特殊的研究增加了越來越多的證據,這些證據表明,需要在整個生命週期中解決痴呆症的風險和恢復力因素。

“在全球範圍內,有些兒童更有可能——如果他們能活下來——患上痴呆症,因為他們的生活歷程不佳,”布雷恩說。“我們觀察到的不平等可能會產生重大影響。這是政策制定者需要關注的事情。”這是“政策制定者需要關注的事情”。

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