大脑中处理触觉的脑层的衰老方式存在差异

摘要：研究人员发现大脑的触觉处理区域呈层状老化，部分层保持弹性，部分层随时间变薄。高分辨率磁共振成像（MRI）扫描显示，初级躯体感觉皮层的中层和上层通常随年龄增长保持稳定或增厚，可能是由于频繁的感官刺激。相比之下，负责调节触觉的深层往往变薄，这或许能解释为何老年人在易分心的环境中更吃力。研究结果凸显了大脑的适应性，并表明保持感官系统的活跃有助于维持功能。

关键事实

• 层状老化：皮质中层和上层保持弹性，深层随年龄变薄。
• 依赖使用的保存：频繁的感官活动似乎能维持结构完整性。
• 神经可塑性证据：这些变化表明大脑会适应以保留常用功能。

来源：德国神经退行性疾病中心（DZNE）

人类大脑的老化程度比想象的要小，且是分层老化的——至少在负责触觉的大脑皮层区域是这样。德国神经退行性疾病中心、马格德堡大学以及图宾根大学赫蒂临床大脑研究所的研究人员，通过对年轻人和老年人的脑部扫描以及对小鼠的研究得出这一结论。他们发表在《自然·神经科学》杂志上的研究成果，也为感官信息处理能力如何随年龄变化提供了新见解。不过，研究人员发现有证据表明大脑皮层深层的机制在一定程度上抵消了与年龄相关的功能衰退。

人类大脑皮层仅几毫米厚，有许多褶皱。这一组织通常随年龄增长而变薄。德国神经退行性疾病中心和赫蒂临床大脑研究所的神经科学家埃丝特·库恩教授解释说：“这是衰老的一个标志，原因之一是神经元的缺失，从而导致一些能力下降。总之，人们普遍认为脑容量减少意味着功能降低。但对于皮层究竟如何老化却知之甚少，鉴于我们的许多日常活动都依赖于功能正常的皮层，这一点就很值得探究，所以我们用高分辨率脑部扫描来研究这种情况。”

触觉输入处理器 埃丝特·库恩与图宾根和马格德堡的同事们聚焦于大脑皮层中处理触觉信号的区域，即初级躯体感觉皮层，位于头顶左右两侧，沿一条约手指宽的带状区域向双耳延伸。这位神经科学家解释说：“这个脑区与自身身体感知以及与环境的互动有关，当我拿钥匙、抓门把手甚至走路时，都不断需要触觉反馈来控制自己的行动，相应的刺激在这个区域汇聚并被处理。”

意外发现 研究人员利用磁共振成像（MRI）以前所未有的精度绘制出大脑皮层的这一区域。他们使用了磁场强度为7特斯拉的高灵敏度扫描仪，能够对沙粒大小的微小脑部结构成像，共检查了约60名年龄在21到80岁之间的男女。库恩说：“此前人们未曾想到初级躯体感觉皮层是由几层极薄的组织堆叠而成，每层都有自己的结构和功能。我们现在发现这些层的老化情况不同。虽然大脑皮层总体变薄，但其中一些层保持稳定，甚至令人惊讶地随年龄增长而增厚，可能是因为它们受到特别的刺激从而保持了功能，这证明了即使在老年人身上也存在神经可塑性即适应性。”

层状结构 初级躯体感觉皮层的层状结构也以类似形式出现在人类大脑的其他区域，甚至其他生物中。库恩说：“从进化的角度看，以这种方式处理感官信息显然是有益的。”在当前研究中，不仅皮层的中层，其上层区域也被发现对衰老过程有显著的抵抗力。研究人员根据髓磷脂（一种对神经信号传递至关重要的物质）的含量来区分不同的层。库恩说：“中层实际上是触觉刺激的入口，上层则进行进一步处理。例如，对于来自手部的感官刺激，上层在相邻手指的互动中起重要作用，这在抓握物体时很重要。因此我们还对研究参与者的手部触觉敏感度和运动能力进行了测试，并且进行了功能性磁共振成像扫描来捕捉接收信号的皮层中层的功能。”

调节性刺激 只有大脑皮层的深层显示出与年龄相关的退化：老年研究参与者的深层比年轻参与者的更薄。在皮层下层会发生一种调节过程：触觉信号根据具体情况被放大或减弱。库恩解释说：“这与注意力有关，例如手指上戴戒指，某一时刻就感觉不到了，尽管触觉刺激还在，只有当再次有意识地注意到戒指时才又有感觉。”

用则存之 库恩继续说道：“皮层的中层和上层最直接地受到外部刺激，由于我们与环境不断接触，它们一直处于活跃状态。下层的神经回路受到的刺激较少，尤其是在晚年。因此我认为我们的研究结果表明大脑会保留被频繁使用的部分，这是神经可塑性的一个特征。这也与我们对一名52岁研究参与者的观察结果相符，他天生缺肢，一生只能依靠一只手臂，他大脑皮层中接收感觉输入的相应中层比较薄。”此外，大脑各层老化的差异或许能解释为什么有些能力随年龄下降，而有些能力下降较少。库恩说：“反复练习的感觉运动技能，如打字，即使到老年也能长时间保持稳定。但如果有干扰性刺激，如嘈杂环境，老年人通常会觉得这类活动特别困难，这可能是因为皮层深层的功能退化，从而影响了对感官刺激的调节。”

补偿证据 不过，研究人员发现有证据表明大脑皮层深层的机制在一定程度上抵消了与年龄相关的功能衰退。库恩说：“虽然深层随年龄变薄，但令人惊讶的是，其髓磷脂含量增加了。事实上，我们在用于对比的小鼠研究中也观察到了这些效应，然后发现髓磷脂的增加是由于某些神经元数量的增加。已知这些神经元对神经冲动的调节有积极作用，可以说是增强了信号。显然，补偿机制抵消了特定的细胞退化。关于预防方面，研究是否能专门促进和维持这些机制会很有趣。实际上，我们从小鼠数据中发现这种补偿在非常年老时会消失。”

对衰老的乐观看法 库恩说：“总的来说，我们的研究结果与通过适当刺激能对大脑有益这一普遍观点相符。我认为我们能在一定程度上影响自身衰老进程是一种乐观的观点，但当然，每个人都得找到自己挖掘这种潜力的方法。”

作者：马库斯·奈策特 来源：德国神经退行性疾病中心（DZNE） 联系：马库斯·奈策特 - 德国神经退行性疾病中心（DZNE） 图片：图片来源为Neuroscience News 小鼠和人类一生中感觉皮层的层特异性变化 我们对两组健康的年轻人和老年人的初级躯体感觉皮层进行了功能性和结构性的体内7T磁共振成像的层特异性研究。老年人大脑中的输入层IV增大且髓鞘化程度更高，这与扩展的感觉输入信号有关。对年轻和老年小鼠进行的钙成像和组织学研究显示，感觉诱发的神经元活动增加，同时小白蛋白表达增加以实现潜在的抑制平衡，不同年龄组的层特异性髓鞘化有动态变化。 订阅我们的时事通讯 感谢订阅。 出现问题。 我同意将我的个人信息转移给AWeber用于神经科学时事通讯（更多信息） 注册以接收我们的神经科学最新头条和摘要，每天免费发送到您的电子邮箱。 我们讨厌垃圾邮件，只会用您的邮箱来联系您有关时事通讯的事宜。您可以随时取消订阅。