科學人／演化的代價？人腦最晚成熟區域卻最容易衰老

情境示意图。图／Ingimage

自从人类与黑猩猩，从共同祖先分离出的六百万年来，人类大脑迅速累积了有助于决策和自我控制的组织。但一项将黑猩猩大脑影像与人类大脑扫描进行比较的研究发现，这些区域在老化过程中最容易出现退化。

先前的研究已经显示，人类大脑中，最晚成熟的区域（例如额叶）是最早出现老化迹象，这个理论被称为「后入先出」（last in, first out）。最新研究指出，人类大脑中较晚成熟且最容易老化的区域，也是最晚才开始进化的。

英国牛津大学的神经科学家马斯说道，这些结果支持一项假设，也就是「人类大脑皮质的扩展，是以与年龄有关的衰退为代价」。这项研究结果于8月28日发表在《科学进展》（Science Advances）期刊上。

绘制人类与黑猩猩的心智图

研究人员利用非侵入性核磁共振成像（MRI）扫描，分析了189只年龄介于9~50岁的黑猩猩，以及480名年龄介于20~74岁的人类，并依此绘制了人类和黑猩猩大脑的数据心智图。

总体而言，他们发现这两个物种的大脑在两个半球上上是对称的，并且具有许多相似的结构，特别是在前额叶皮质区域。研究的共同作者、德国波昂于利希研究中心的大数据神经科学家霍夫斯塔特表示，该区域涉及复杂的认知功能，例如语言、工作记忆、时间感知和决策，而这个区域的损伤与阿兹海默症和几种类型的痴呆症有关。

然后，研究人员测量了50岁以下的黑猩猩和58岁以下的人类大脑，发现灰质会随着时间流逝而萎缩（这是衰老的标志），以及涉及习惯形成和奖励行为的纹状体（striatum），经历了最大的衰退。在这两个物种中，涉及视觉处理和运动技能的大脑区域都不太容易受到老化的影响。

快速增长的大脑衰老得最快

最后，研究人员经由扫描，比较了同年龄和性别的黑猩猩与人类大脑，找出了哪些区域扩展最多。结果显示，扩展最快的区域出现在前额叶皮质——这也是最容易老化的区域之一。同时，隐藏在大脑深处、参与情绪和身体讯号处理的结构，称为脑岛。研究还指出，快速的演化伴随着较高的老化风险。

霍夫斯塔特说：「从进化的角度来看，大脑中最新、最伟大的变化」正是「老化发生得最严重的地方」。

研究人员还比较了黑猩猩、棕狒狒（Papio anubis）和恒河猴（Macaca mulatta）。在这里，他们发现经历过快速进化扩张的大脑区域和经历过加速老化的大脑区域之间，并没有这种联系，这代表这种特征，可能是人类大脑进化所独有的。

马斯表示，除了灰质衰退之外，研究与年龄相关的变化将会很有趣，包括大脑区域和基因表现谱之间联系的变化。

资料来源：

1. Humanity’s newest brain gains are most at risk from ageing

2. Vickery, Sam, et al. "The Uniqueness of Human Vulnerability to Brain Aging in Great Ape Evolution." bioRxiv (2022): 2022-09.

3. Douaud, Gwenaëlle, et al. "A common brain network links development, aging, and vulnerability to disease." Proceedings of the National Academy of Sciences 111.49 (2014): 17648-17653.

（本文出自2024.08.30《科学人》网站，未经同意禁止转载。）