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Cell子刊:有氧糖酵解幫助大腦保持活力

日期:2014-01-09 09:34:32

 

科學家們發現,成年人的大腦中仍有一些區域保持著孩童一般的活力,允許大腦形成新的神經元連接。這一機制可以幫助我們在成年后繼續學習新技能,或者形成新的記憶。文章于一月七日發表在Cell旗下的Cell Metabolism雜志上。

 

華盛頓大學醫學院和Allen腦科學研究所的科學家們,對大腦不同區域的基因活性水平進行了比較。他們發現,在成年大腦的某些區域,與新連接建立有關的基因活性更高。由于這些基因在幼兒大腦中也有很高的活性,研究人員將其稱為childlike基因。

 

“與猩猩和猴子等人類近親相比,這些基因在成年的人類大腦中更為活躍,”文章的第一作者,華盛頓大學的Manu S. Goyal說。“我們發現,這些基因的活性與特定的能量生產形式有關。而這種能量生產形式,為生成新生物結構提供了支持,例如生成新連接所需的新神經元分支。”人們一般認為,神經細胞的新連接,負責形成新的記憶和技能。

 

在此之前,文章的資深作者Marcus Raichle教授研究了大腦消耗糖和氧的產能機制,他注意到大腦某些區域消耗糖的效率特別高。研究顯示,這些區域在活躍地進行有氧糖酵解。“有氧糖酵解是癌細胞和快速生長細胞的最愛,”Goyal說。

 

在這項新研究中,RaichleAllen腦科學研究所的Michael Hawrylycz博士合作。該研究所構建了Allen人腦圖譜庫,涵蓋了不同年齡層次不同大腦區域的基因活性。

 

研究人員利用這一數據庫,在高效進行有氧糖酵解的大腦區域中分析基因活性。他們發現,這些區域里的childlike基因活性更高。另外,研究人員還在上述區域中鑒定了一百多個高活性基因。

 

研究人員通過分析其他一些研究的數據指出,有氧糖酵解在幼兒大腦中更為普遍。“在成年大腦中,有氧糖酵解占糖消耗總量的10-12%,”他說。“而在幼兒大腦中,有氧糖酵解可以占到30-40%。”

 

有氧糖酵解并不是效率最高的能量生產途徑。但科學家們認為,對于快速生長來說,有氧糖酵解是更好的能量來源。

 

“即使是在成年大腦中,仍有需要快速改變的區域。這就是成年大腦仍使用有氧糖酵解的原因,”Goyal說。

 

下一步研究人員希望明確,進行有氧糖酵解的特定腦細胞,是否與神經發育疾病或神經退行性疾病有關,例如孤獨癥、智力障礙、阿爾茨海默癥等。

 

“將來我們也許能夠通過,滿足成年大腦建立新連接的代謝要求,對大腦損傷和神經退行性疾病進行治療,”Goyal解釋道。

 


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