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一个人老了之后,大脑的可塑性会逐渐下降,学习新事物变得更难,受损的神经回路也越来越难以修复。
这一点长期以来被视为衰老不可逆转的生理代价。但一项来自意大利的最新研究,正在从一个出人意料的角度挑战这个观念:通过把年轻小鼠的肠道菌群移植进老年小鼠体内,研究人员成功让老年小鼠的大脑恢复了年轻时才具备的神经可塑性。
这项研究由意大利比萨圣安娜高等研究学院的神经科学家保拉·托尼尼及其同事完成,相关预印本已发布于bioRxiv平台,在神经科学和微生物组研究领域引发广泛关注。
一扇会关闭的窗口
要理解这项发现的意义,得先了解什么是大脑的"关键期"。
在儿童时期,大脑存在一段可塑性极高的窗口期,神经回路在这段时间对外界刺激异常敏感,能够快速建立和重塑连接。弱视,俗称"懒惰眼",就是关键期内两眼视觉输入不均衡导致的发育障碍,临床上通常通过遮住强眼、强迫大脑使用弱眼来加以矫正,这套方法在儿童身上效果显著。
但一旦过了青春期,大脑完成修剪和定型,这扇窗口基本关闭,成年患者即便接受同样的遮眼训练,神经回路也很难再做出有意义的重塑响应。
研究人员想知道的问题正是:肠道菌群是否参与了这扇窗口的"开关"调控?
托尼尼团队首先设计了一个破坏实验。他们给21天大的幼鼠连续十天灌服高剂量广谱抗生素,显著破坏其肠道菌群结构,其中降低明显的包括乳酸杆菌科细菌,这类细菌在产生具有神经保护作用的短链脂肪酸方面发挥重要作用。
随后,研究人员对实验组和对照组小鼠各封住一只眼睛三天,再通过神经影像技术检测视觉皮层对两只眼睛刺激的反应。结果非常清晰:对照组小鼠的大脑对保持睁开的那只眼睛刺激反应增强,表现出典型的神经可塑性;而菌群被破坏的实验组小鼠,这种可塑性反应几乎消失。
RNA测序进一步揭示了背后的分子机制:菌群受损的小鼠视觉皮层中有超过一千个基因的表达发生了显著改变,其中包括与神经髓鞘化和血脑屏障通透性相关的基因,这两个过程对神经回路的成熟和功能维持至关重要。
从肠道到大脑的"返老还童"实验
证明菌群破坏能损害可塑性,只是第一步。研究人员更想知道,能不能反过来通过修复菌群来恢复可塑性?
于是他们设计了粪菌移植实验:将约30天大的幼年小鼠的肠道菌群,移植到4个月大的成年小鼠体内,对照组则接受来自其他成年小鼠的菌群移植。
结果同样清晰:只有接受年轻菌群移植的成年小鼠,在遮眼实验后显示出视觉皮层的神经可塑性反应,其大脑的行为模式与幼年小鼠高度相似,而接受成年菌群移植的对照组则没有这种反应。
挪威奥斯陆城市大学神经科学家帕里萨·加泽拉尼对此评价说:"这项研究表明,微生物群落可能通过界定发育窗口的开闭时机,帮助调控大脑关键期。肠道微生物组可能是大脑神经回路成熟过程中的主动参与者,与感觉经验、免疫活动和遗传程序共同发挥作用。"
爱尔兰科克大学学院的哈里耶特·舍勒肯斯则指出了这项发现更广泛的临床潜力:"这意味着微生物组不仅对早期大脑发育重要,还可能在成年后被靶向干预,用于增强学习能力、促进损伤后恢复,或提高老龄化和神经疾病中的脑部韧性。"
当然,科学家们也保持了应有的谨慎。从小鼠到人类,大脑复杂程度不可同日而语,人类的肠道菌群还受到饮食结构、生活习惯和环境因素的高度影响,直接外推目前仍然为时尚早。
此外,研究也引发了对抗生素使用的额外思考:幼年时期高剂量、长时间的抗生素暴露,可能对大脑关键期的神经发育产生意外影响。这并不意味着需要临床指征时应拒绝使用抗生素,但确实提示了在儿童发育窗口期审慎用药的必要性。
下一步的研究方向股票配资平台平台,或许在于识别哪些具体的菌株或代谢产物是关键的调控因子,而不是依赖整体的粪菌移植,这将为靶向干预打开更精确的操作空间。
2026-07-15
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