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神经科学领域百年教条被打破引发的思考和启示
【摘要】有关成年脑组织神经元再生的研究是当前神经科学研究的热点内容。相关的研究使得成年脑神经元不能再生“百年教条”不断受到挑战并最终被打破,这一历程体现了科学理论发展的一般规律和特点,给我们带来许多有益的思考和启示。
关键词:神经元再生;教条;脑
中图分类号:R-02 文献标识码:A 文章编号:

Thought and inspiration about the death of a dogma in neuroscience
【Abstract】The research about adult brain neurogenesis is a hot topic in neuroscience. As the research about adult brain neurogenesis advance,the century dogma that new neurons are not added to the adult mammalian brain final collapse.the developing process of neurogenesis theory clarified that the research about neurogenesis can not apart from philosophy themry. Meanwhile,it also brought many thought and inspiration to us.

Key word : Neurogenesis; dogma ; brain

成年脑组织神经元再生是近年来神经科学研究的热点,有关的研究结果证实成年人脑中存在神经元再生现象,这个结论不仅推翻了“成年人脑中不存在神经元再生”这个神经科学领域维持了近一个世纪之久的教条,同时也使得神经科学研究从理论到实践发生彻底转变。追溯神经科学发展历程,我们可以发现从未有过任何一个学术观点象成年人脑中不存在神经元再生这个百年教条那样面对着众多挑战却坚持了如此之久的时间,这一切值得我们去深入的思考和反思。
1. 脑神经元不能再生百年教条的来龙去脉
1.1 “百年教条”的形成 成年人脑中不存在神经元再生这个百年教条形成于 19世纪末期,当时Koelliker、His等许多科学家对人和动物中枢神经系统的发生过程进行了详细研究,发现脑的各种结构在出生后不久即保持固定不变,他们认为如果成年脑神经元存在持续再生增加的现象是不可想象,也是无法接受的。同时,现代神经解剖学奠基人Cajal等对神经元发生过程和成年动物脑多种结构从发生到终止的各个阶段进行了更为深入的观察后,得出结论在成年脑组织中无神经元分裂和再生现象存在。上述研究的“权威性”被认为是“勿庸质疑”的,加之人们对脑的神秘性没有打破,导致“成年脑结构保持稳定不变”作为那个时代的共识为大家所普遍接受,在以后近一个世纪的时间内这一结论始终是神经科学研究领域的一个最基本的“常识”,并被广泛传播,成为一则令人生畏的“百年教条”。
1.2“百年教条”确立后不断受到怀疑和挑战的过程 1897年Schaper等人发现在两栖动物和人的成年脑组织中都存在着可以转化为神经元和胶质细胞的“中性(indifferent)”细胞,并且分布广泛。1898年Levi等报道豚鼠脑损伤后脑组织中一些小神经元(samll neuron)存在有丝分裂。随后,又出现了一系列与此相类似的研究报道。这一系列研究结果虽然都宣称发现成年脑组织中存在神经元再生现象,但都无法清楚的说明脑组织中新生细胞的分化趋势。1961年Smart首次采用[3H]标记胸腺嘧啶核苷放射自显影技术在出生后3天的小鼠脑中,发现室管膜下层新生细胞移行到相邻的脑组织转化为神经元和胶质细胞。随后,Altman使用同样的方法在未成年和成年大鼠脑的多种结构中也观察到神经元再生现象的存在。Altman的研究结果发表15年后,Kaplan和他的同事们在一系列研究中通过使用电镜验证了Altman的结果,进一步证实成年大鼠脑中的新生细胞具有神经元的形态特征,成年脑组织中存在神经元再生现象。但神经科学领域权威科学家Rakic等人对Altman 、Kaplan的结果表示怀疑,认为他们发现的现象可能仅仅只是低等动物特有的种系发生形式,坚持认为 “任何成年动物的脑中没有一个被标记的新生细胞具有神经元的形态特征”,“脑组织中所有的神经元是在出生前和出生后的早期生成的”,“稳定的神经元数量对于一个必须保持获得学习能力较长时期的器官来说是一种生理需要”,灵长类动物脑组织缺乏神经元再生能力是他们区别于其他低等动物的原因,成年人脑组织中不存在神经元再生现象。上述争论表明人们已经对以往的神经元不能再生理论产生疑问,既往形成的神经元不能再生理论基础开始动摇了。
1.3“百年教条”的最终崩溃 纵观20世纪60年代以后有关神经元再生理论的研究,我们可以发现Altman 、Kaplan和Rakic对神经元再生理论认识的焦点集中于成年脑组织神经元再生现象是否只是低等动物特有的种系发生形式,成年灵长类动物和人脑组织中究竟存不存在神经元再生现象,以及如何识别新生细胞的类型和了解新生细胞的分化趋势等问题上。为彻底打破“百年教条”,早在1982年Kaplan就曾着手在人脑组织中进行有关实验,但由于种种人为的原因实验未能够进行,Kaplan无奈的放弃了自己的研究生涯,而成为一名临床医师。进入20世纪90年代后,由于新的实验手段出现以及如神经元烯醇化酶(NSE)和微管相关蛋白(MAP-2)等一些神经元表面特异性标志物的发现,使得在成年人脑组织中进行相关实验、识别脑组织中新生细胞类型以及了解脑组织中新生细胞的分化趋势成为可能。1998年Gage等应用胸腺嘧啶脱氧核苷 (thymidine) 类似物5-溴脱氧尿核苷 (5-bromodeoxyuridine, BrdU) 标记细胞分裂以及标记新生细胞上神经元标志物的方法,首次在癌症病人脑组织中发现了神经元再生现象,这一发现解决了神经元再生理论认识过程中的焦点问题,成为了神经元再生理论百年教条彻底崩溃的转折点,1999年,坚持“不能再生”学说的Rakic本人也报道在灵长类动物齿状回观察到了神经元再生现象。形成并存在近一个世纪的成年人脑神经元不能再生这一“基本准则”最终被证明是错误的,一个“百年教条”终于被打破。

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