大腦如何隨著年齡變化而變化？有份突觸地圖，來收

人類大腦中的百萬億個突觸連接著千億顆神經元，如銀河裡的群星與星光交錯編織。這個目前還只讓人類看到其冰山一角的龐大神經網絡，決定著我們的思維、記憶和行為，定義著我們的三觀，構建著我們的全部精神世界。

突觸種類繁多，其狀態也會隨大腦年齡增長而改變。不過當前的我們還沒能力精準捕獲它們在消逝時光裡不斷閃動的軌跡。

近期，一支由來自英國、法國和瑞典的科學家組成的研究團隊給這項不可能的工程開了一個好頭。

他們深入研究不同年齡段（從出生到暮年）的小鼠大腦，繪製了一幅大約由50億個小鼠突觸構成的「地圖」——通過觀察一百多個腦區，根據時間變化，最大程度地勾勒出了突觸的多樣性和數量變化情況。相關研究成果刊載在《科學》雜誌上。

有著時間維度的突觸地圖好似一部科學講述小鼠大腦成長的紀錄片。更重要的意義在於，通過它，我們還可以探尋更多重大問題：

為什麼人類的自閉症通常是在兒童時期出現的，而精神分裂症卻會在青年時期發展？為什麼我們的記憶和認知能力會隨年齡增長而逐漸衰退？

這類問題的答案可能就藏在突觸的變化時間線裡。

突觸不只是傳輸信息

此項研究的帶頭人、愛丁堡大學的分子神經科學家塞思•格蘭特（Seth G. N. Grant）說道：「大腦是人類所知道的最複雜的事物，從突觸的層次去理解它的細節是一個重大的進步。相信這些發現能幫助我們理解為什麼大腦會在生命的某些階段容易患上特定疾病，以及它會隨年齡的增長產生怎樣的變化。」

神經元常常被稱為大腦的「基本計算單位」，但很多科學家表示這種說法並不妥當。如果將神經網絡比作計算機的CPU，神經元毫無疑問扮演著電晶體的角色：收到信息了，然後決定要不要把這個信息傳出去，做完怎樣的改動後再傳出去，傳給誰。

但突觸並不只是把信號簡單遞送給神經元的傳輸線路，它還具有一定處理信息的能力，也是決策層的一部分。

它可以存儲信息，自行切換傳遞信號的方式，具備抑制和加強信號的能力，也會調節兩個神經元之間的交流頻率。

我們不妨將所有突觸分割成兩個聯繫極為緊密的社區，一個位於上遊神經元處，另一個位於下遊神經元處。兩個區域之間有一條縫隙，這個縫隙裡有傳遞彼此需要交流信息的信使，由這些信使傳遞各自的信息到對方社區。如果這些區域或區域之間出了什麼岔子，例如，突觸的「支架」蛋白遭到破壞，那麼130多種不同類型的腦部疾病都會隨之而來。

為你展開突觸地圖

前文提到，格蘭特等人繪製的地圖讓突觸的變化隨時間變化躍然紙上，為我們後續分析大腦提供了重要依據。

這條時間線從實驗小鼠出生開始，歷經青春期，再至成年，最終到達老年——記錄時間分別為出生後1天、1周、2周、3周、1個月、2個月、3個月、6個月、12個月、18個月（追蹤方法為螢光蛋白標記突觸的部分特定蛋白質），他們將這一時間譜命名為「突觸壽命結構」（lifespan synaptome architecture, LSA）。

研究團隊在顯微鏡下根據蛋白質組成和總體外觀，追蹤到了37種不同類型的突觸，分布於109個不同的大腦區域。

幼鼠大腦的一部分，突觸多樣性有限

格蘭特等人表示：

「突觸在整個生命周期裡的變化可分為3個階段。第一階段：從出生到足月，隨著大腦建立龐大的神經網絡結構，突觸的數量及其複雜性急劇增加；第二階段：從成年到中年，突觸保持相對穩定；最後階段：在成年後期，它們的數量和大小都會縮減。」

一坨成年老鼠的大腦，突觸密度和多樣性相比幼年期明顯更高。圖中的每個彩色點都是一個突觸，相同的顏色代表相同的突觸類型

另一個有趣的發現：從出生到3個月大的這段時間內，每個大腦區域都像一個獨立的城邦，有一套自己的程序和突觸變化時間表。換言之，神經網絡裡的突觸在誕生之初並非齊頭並進共同富裕，而是各自為政，一個區一個樣兒。

突觸的變化帶來大腦功能的變化。例如，負責記憶的海馬體會因其內部突觸的蛋白質類型變化而產生電信號輸出的變化——如此一來，大腦的記憶能力也因此改變了。

格蘭特等人認為，總的來說，大腦突觸在空間和時間上的變化方式可以解釋智力、記憶力和行為障礙易感性（susceptibility to behavioral disorders）的終生轉變，這個突觸地圖的繪製為揭示這些秘密邁出重要一步。

資料來源：

Amazingly Detailed Map Reveals How the Brain Changes With Aging