一项新的研究提供了新证据，证明脑细胞改变能力的下降(被称为“可塑性”)，而不是总细胞数量的下降，可能是与正常大脑衰老相关感觉和认知能力下降的原因。麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的科学家们发现，在衰老过程中，老鼠视觉皮层的抑制性中间神经元依然大量存在，但它们的“树枝”变得简单了，在结构上的动态性和灵活性也大大降低了。在发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上的实验中还表明，通过给小鼠服用常用的抗抑郁药物氟西汀(又称百忧解)，可以在很大程度上恢复细胞失去的可塑性。
博科园-科学科普：尽管人们普遍认为，在正常衰老过程中，细胞死亡导致的神经元减少是相当有限的，不太可能导致与年龄相关的功能障碍。更确切地说，神经形态和突触连接的结构改变似乎是与大脑年龄最一致的特征，可能被认为是与年龄相关衰退的潜在物理基础。Nedivi和该研究所的合著者Mark Bear, Picower教授，隶属于麻省理工学院的“老化大脑计划”，这是一项多学科的研究，旨在了解老化如何影响大脑，有时使大脑易受疾病和衰退影响。在这项研究中，研究人员关注的是抑制性间神经元衰老问题，这一问题不如兴奋性神经元那么容易理解，但对可塑性可能更重要。可塑性，反过来，是关键，使学习和记忆，并保持感官敏锐度。
在显微镜下观察两周后神经元树枝的生长情况，研究人员通常在六个月大的老鼠(绿色)中看到箭头标记以外的生长情况，而在18个月大的老鼠(红色)中看不到箭头标记以外的生长情况。图片：Nedivi Lab/Picower Institute
在这项研究中，当专注于视觉皮层时，测量到的可塑性被认为在大脑的其他部位也很重要。研究小组对数十只年龄在3、6、9、12和18个月的老鼠进行了统计和长期跟踪，这些老鼠抑制性中间神经元的结构(老鼠成熟3个月，寿命约2年，18个月大的老鼠已经相当老了)。在之前的研究中，Nedivi的实验室已经证明了抑制性的中间神经元保留了动态重塑成年期能力。但在新发表的论文中，研究小组发现，新的生长和可塑性达到极限，从大约6个月开始逐渐下降。但研究也表明，随着老鼠年龄的增长，大脑中抑制细胞的数量和种类没有明显的变化。随着年龄的增长而收缩和僵硬，相反研究小组观察到的变化是中间神经元生长和表现。
例如在双光子显微镜下，研究小组跟踪了树突的生长情况，树突是一种树状结构，神经元在其上接收来自其他神经元的输入。3个月大的小鼠显示出生长和收缩的平衡，与动态重塑一致。但在3到18个月的时间里发现树突逐渐简化，分支越来越少，这表明新增长是罕见的，而收缩是常见的。此外还看到了活力指数的急剧下降；3个月时几乎所有间神经元都高于关键指数0.35，但6个月时只有一半，9个月时几乎没有，18个月时一个也没有。贝尔实验室测试了一种特殊形式的可塑性，这种可塑性构成了视觉识别记忆在视觉皮层的基础。在视觉皮层中，神经元对先前接触过的刺激有更强的反应能力。测量结果显示在3个月大的小鼠中，“刺激选择反应增强”(SRP)确实是强健的，但它的下降与结构可塑性的下降是密切相关，因此它在6个月时显著减弱，在9个月时几乎不明显。
研究人员表示，虽然动态重塑和可塑性下降似乎是衰老的自然结果，但它们并非不可改变。在之前的研究中，Nedivi实验室已经证明氟西汀可以促进幼龄小鼠的神经元间分支重构，因此他们决定看看它是否能在老龄小鼠中起到同样的作用并恢复可塑性。为了验证这一点，在不同年龄的老鼠的饮用水中加入了不同时间的药物。3个月大的小鼠与未治疗的对照组相比，3个月大的小鼠的树突生长变化不大，但在6个月大的小鼠中，有25%的细胞(在9个月大时)出现了明显的新生长。但在接受了6个月治疗的3个月大的小鼠中，67%的细胞在9个月大时出现了新的生长，这表明早期治疗和持续6个月的治疗效果最好。
研究人员也发现了类似的对SRP的影响，在这里，效果也与结构塑性下降平行。仅治疗小鼠3个月并不能恢复SRP，但治疗小鼠6个月后恢复显著。表明氟西汀还可以改善与年龄相关的视觉皮质神经元结构和功能可塑性的下降，这项研究增加了先前对人类的研究，表明该药对认知有潜在益处。研究发现在衰老的小鼠中，氟西汀可以减少与年龄相关的神经元间结构和视觉皮质功能可塑性的下降，这表明，如果在严重的神经网络退化之前就开始使用氟西汀，它可以为减轻与衰老相关的感觉和认知缺陷提供一种重要的治疗方法。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Journal of Neuroscience》｜研究/来自：麻省理工学院，DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0808-18.2018
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