關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
人體是一位不知疲倦的園丁，一生中在許多器官中生長出新的細胞——在皮膚、血液、骨骼和腸道中。直到 20 世紀 80 年代，大多數科學家認為腦細胞是例外：你出生時擁有的神經元就是你一生擁有的神經元。然而，在過去的三十年中，研究人員已經發現了一些暗示，表明人腦在出生後會在兩個地方產生新的神經元：海馬體——一個對記憶至關重要的區域——以及充滿液體的腔室（稱為腦室）的壁，幹細胞從那裡遷移到嗅球，嗅球是眼睛後方處理氣味的腦組織球。研究清楚地表明，這種遷移發生在出生後很久的小鼠身上，並且人類嬰兒會產生新的神經元。但是，關於成人人腦中是否持續存在類似神經發生的證據尚不明確，並且爭議很大。
一項依賴於獨特碳定年法的新研究表明，成年期產生的新神經元極少甚至從未融入嗅球的迴路。換句話說，人類——與其他哺乳動物不同——不會補充他們的嗅球神經元，這可能是因為我們大多數人對嗅覺的依賴程度很低。儘管這項新研究讓人懷疑成人人腦中嗅球神經元的更新，但許多神經科學家遠未準備好結束這場辯論。
為了準備這項新研究，斯德哥爾摩卡羅琳斯卡研究所的奧拉夫·伯格曼和喬納斯·弗裡森及其同事從 2005 年至 2011 年間在研究所法醫學系進行的屍檢中獲得了 14 個冷凍嗅球。為了確定神經元是否比它們來自的人更年輕——這意味著這些細胞是在出生後產生的——研究人員需要分離出細胞的 DNA。首先，他們將腦組織溶解成一種湯狀物，然後高速旋轉，使含有 DNA 的緻密細胞體和細胞核沉到燒瓶底部。研究人員使用 Y 形蛋白質（稱為抗體），抗體上連線著熒游標記物，標記了來自神經元和神經膠質細胞（非神經元腦細胞）的細胞核。在配備雷射的細胞分選機識別並分離出細胞核後，研究人員分離並純化了其中的 DNA。
弗裡森和他的同事使用一種獨特的碳定年法分析了 DNA，這種技術是古生物學家用來確定古代生物化石和遺骸年代的技術。當美國和蘇聯在冷戰期間進行核彈試驗時，這兩個對抗的國家使地球大氣層中放射性碳 14 的含量增加了一倍。在 1963 年的《部分禁止核試驗條約》之後，大氣中 C 14 的水平開始恢復到基線，每 11 年減半，因為植物和海洋吸收了放射性同位素（這與放射性衰變不同，放射性衰變使化石中 C 14 的水平每 5700 年減半）。科學家們透過分析冰芯和樹木年輪記錄了這種穩步下降的趨勢，為自 1955 年以來的每一年分配了獨特的大氣 C 14 水平。
這項記錄使得透過觀察細胞 DNA 中的 C 14 含量來準確確定最近存活細胞的年代成為可能。當一個細胞分裂成兩個細胞時——並在過程中複製其 DNA——它會使用生物體當前的碳供應來製造 DNA 的骨架。人們從他們吃的動植物中獲取碳，植物從空氣中吸收二氧化碳——包括任何 C 14。因此，來自已故生物體儲存細胞的 DNA 中的 C 14 水平應與最近一次細胞分裂期間大氣中 C 14 的水平相匹配。科學家們只有機會在未來幾十年內利用這種獨特的碳定年法，之後 C 14 水平將降至基線。
在他們的新研究中，弗裡森和伯格曼發現，所有屍檢樣本的嗅球神經元中的 C 14 水平幾乎與這些人出生時大氣中的 C 14 水平完全匹配。他們的嗅球神經元與他們的年齡一樣大——它們從未被替換過。然而，神經膠質細胞中的 C 14 水平低於受試者出生時大氣中的 C 14 水平——這些細胞是在這些人出生後分裂的。研究結果發表在5 月 24 日出版的《神經元》(Neuron) 雜誌上。
弗裡森的發現並沒有改變人腦腦室是幹細胞庫，可以成熟為神經元這一事實。同樣，新結果也沒有挑戰鼻腔內膜組織中新神經元的產生。然而，弗裡森的最新研究為以下證據增加了重要的分量，該證據表明人類嗅球中的細胞花園在成年期極少種植新成員——這一結論與最近的幾項研究相呼應。
加州大學舊金山分校的阿圖羅·阿爾瓦雷斯-布尤拉詳細描述了神經元如何從小鼠的腦室遷移到嗅球。當他在人腦中尋找相同細胞旅程的證據時，他發現出生到 18 個月大之間穩定產生的新神經元在成年早期就停止了。同樣，中國的一項研究證實，人腦腦室中含有幹細胞，但在嗅球中沒有發現新的神經元。（大眾科學是自然出版集團的一部分。）
與這些負面結果形成對比的是，2007 年發表在《科學》(Science) 雜誌上的一篇論文——弗裡森是該論文的合著者——得出結論，未成熟細胞繼續遷移到成人人腦的嗅球中併成熟為神經元。這項研究依賴於來自因醫療原因而注射了一種名為 BrdU（溴脫氧尿苷）的化學物質的人的腦組織，BrdU 與胸苷非常相似——胸苷是 DNA 的組成部分之一。當細胞分裂時，它會將 BrdU 整合到新複製的 DNA 中，這使得研究人員能夠識別新生細胞。帕斯科·拉基奇（耶魯大學）以及其他研究人員，對 BrdU 是否能可靠地標記成人組織中的新生細胞提出了質疑，因為該化合物會觸發細胞分裂並標記垂死細胞，從而扭曲結果。為了彌補這些缺點，一些關於神經發生的研究將 BrdU 標記與旨在標記僅由未成熟神經元產生的蛋白質的抗體相結合。弗裡森和他的同事發明他們的碳定年技術部分是為了克服這些挫折。
考慮到相互矛盾的證據和技術挑戰，許多神經科學家尚未準備好讓人類嗅球中的神經發生問題塵埃落定。在與弗裡森的新研究一起發表在《神經元》(Neuron) 雜誌上的評論中，哈佛大學的傑弗裡·麥克里斯認為，儘管這項新研究很嚴謹，但它並沒有明確消除新生神經元在出生後加入成人人嗅球的可能性。正如麥克里斯指出的那樣，從小鼠腦室遷移到嗅球的神經元，如果未能獲得足夠的新氣味刺激，就會死亡。如果同樣的事情發生在人腦中，弗裡森的研究就會錯過它。也許新的神經元在每個人的大腦中成年期都會遷移，但只有當它們發現自己有用時才會留在嗅球的迴路中。麥克里斯想知道這項新研究中的 14 個人是否充分地刺激了他們的鼻子，以保持嗅球中新神經元的存活。他建議研究“廚師、侍酒師、調香師、釀酒師、‘美食家’”——香氣鑑賞家的腦部。
索爾克生物研究所的弗雷德·蓋奇在人腦神經發生方面進行了廣泛的研究，他認為新發現從進化角度來看是有道理的。“四肢著地的動物，它們的鼻子就在地面上，與人類相比，它們的嗅球巨大，”蓋奇說。“新發現可能反映了我們對嗅覺的依賴性沒有那麼強的事實。”