嬰兒和兒童在成熟過程中會經歷大規模的大腦重組，這是有充分理由的——他們在衝刺成年時需要吸收大量的世界資訊。然而，這種心理改造並不會就此停止。成年大腦在整個生命中會繼續產生新細胞並重組自身，一項針對小鼠的新研究揭示了有關這一過程的更多細節以及環境經驗所起的關鍵作用。
透過一系列實驗，布宜諾斯艾利斯萊洛爾研究所的研究人員表明，當成年小鼠暴露於刺激性環境中時，它們的大腦能夠透過一種過程更快地將新的腦細胞整合到現有的神經網路中，該過程涉及新舊細胞透過稱為中間神經元的特殊輔助細胞相互連線。
長期以來，人們認為成年哺乳動物的大腦缺乏產生新細胞的能力，但它有兩個主要區域在整個生命中不斷產生新的神經元。其中一個區域是海馬體（與記憶、導航、情緒調節和壓力反應有關），它在一個稱為齒狀回的特殊區域中產生新的神經元。許多先前的研究都集中在齒狀回如何產生新神經元以及這些神經元在成熟過程中會發生什麼，但萊洛爾的亞歷杭德羅·辛德及其同事想更進一步，瞭解齒狀回產生的新神經元如何併入大腦的現有神經網路，以及環境是否會影響這一過程。
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研究人員將成年小鼠放置在豐富的環境中，一個裝滿了誘人新奇物品的籠子，例如透明的爬行管道、咀嚼玩具和一個雕刻成瑞士乳酪塊形狀的庇護所。當小鼠探索時，它們的齒狀回被啟用。“他們必須建立新環境的地圖，”辛德解釋說，“所以這是一個空間學習過程。”
接下來，研究人員給小鼠注射了一種無害病毒，該病毒用紅色熒光蛋白標記了齒狀回產生的新神經元。在接下來的兩週內，他們將幾組小鼠在不同的兩天時間段內放置在豐富的環境中；三週後，他們將豐富環境中老鼠的新神經元與生活在簡陋籠子中的對照組老鼠的新神經元進行了比較。研究人員發現，豐富環境中小鼠的新神經元在結構上看起來有所不同——它們具有更長的樹突（神經元的輸入電纜，用於從大腦的其他部分收集資訊）和更多的棘突（神經元相互連線的位置），這表明更快的生長。此外，對這些新神經元電特性的分析表明，它們與周圍細胞的連線更加緊密。根據辛德的說法，這些實驗表明“將小鼠暴露在豐富的環境中兩天足以觸發細胞中的一個過程，該過程將推動細胞更快地連線到預先存在的網路。”
有了這些知識，研究人員開始瞭解新神經元如何連線的機制。首先，他們對一些小鼠進行了為期兩天的處理，使現有的神經元過度活躍，並發現這導致新的神經元更快地連線到現有網路，就像小鼠體驗豐富環境時一樣。然後他們確定，稱為小白蛋白中間神經元的中間細胞負責將訊號從舊神經元傳遞到新神經元，以將後者連線到現有網路。研究人員發現，當他們在不將小鼠放置在豐富環境中的情況下使中間神經元過度活躍兩天時，新的神經元仍然更快地連線到現有網路。當他們完全沉默中間神經元但將小鼠放置在豐富的環境中時，新的神經元連線速度並不比對照組小鼠快。“這很重要，因為我們現在說的是，動物正在經歷的體驗透過這些小白蛋白中間神經元轉化為新細胞，”辛德解釋說。結果表明，“神經發生的過程，即將全新的神經元放入海馬體，對非常微妙的刺激很敏感，例如從非常無聊的環境到非常豐富的環境。”複雜的環境使神經元更快地連線，並可能為編碼新資訊做好準備。
約翰霍普金斯大學的神經科學家洪俊宋（未參與該研究）認為這些結果非常有趣。他自己的研究表明，這些相同的中間神經元在控制幹細胞的啟用和調節新神經元的存活方面發揮作用。他說，最重要的一點是，日常經驗可以不斷塑造大腦的物理結構。“我認為這很引人注目，”他說。他補充說，這項工作可能對癲癇症或阿爾茨海默氏症等腦部疾病有影響。“令人感興趣的是，這種型別的神經元很容易受到疾病的影響，”他說，“因此我認為這篇論文不僅展示了經驗如何在正常情況下持續影響大腦中的迴路形成，而且還暗示了細胞中的腦部疾病如何導致該過程的異常調節。”
美國國家精神衛生研究所研究神經可塑性的希瑟·卡梅隆（Heather Cameron）也沒有參與這項研究，她對這項研究的方式印象深刻，該研究“將人們在不同背景下所說的內容——例如，中間神經元是第一個連線到年輕神經元的，或者說豐富的環境會影響發育或影響神經發生，並將它們整合在一起，形成一個關於該回路如何影響新神經元發育的完整圖景。”
儘管這項研究是在小鼠身上進行的，而不是人類，但卡梅隆指出，這兩種物種之間存在許多大腦相似之處。“我們知道海馬體的解剖結構及其輸入和輸出在這兩個物種中非常相似，而且我們知道人類正在進行神經發生，”她說，“因此，在小鼠身上看到的這些機制很可能也發生在人類身上。”