科学新证：多思考能延缓大脑衰老进程

科普中国 · 公众号 · 科学 · 2024-12-23 11:00

主要观点总结

浙江大学最新研究发现，大脑中的'思考'引发的神经活动下，物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的'联动机制'。抑制这一机制会导致与大脑衰老相关的神经病理性改变，而持续增强其则能改善认知功能并延缓大脑衰老。研究揭示了哺乳类动物大脑高效处理信息的机制，并有望为人工智能提供减少能耗的启示。

这项研究发现，在神经活动下，物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的联动机制。抑制这一机制会导致能量短缺、认知受损等与大脑衰老相关的神经病理性改变，而持续增强其则能改善认知功能。

为了更深入地探索这一机制，研究团队通过建立小鼠模型，发现学习记忆或人工诱导的神经活动下，神经元突触附近的线粒体基因转录显著增加，为大脑的能量供给提供促进。

研究团队还揭示了哺乳类动物大脑高效处理海量信息的机制，即采用独特的'按需供能'策略，在每个突触附近布置可被神经活动调控的线粒体，以实现局部能量供给调控。

这一发现有望为人工智能在增强信息处理能力的同时减少能耗提供全新启示，为未来的技术发展带来新的可能性。

浙江大学的一项最新研究发现，“思考”引发的神经活动下，大脑中的物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的“联动机制”，抑制这一机制会导致能量短缺、认知受损等与大脑衰老相关的神经病理性改变，持续增强这一机制则能够改善认知功能，延缓大脑衰老进程。近日，这项研究在国际学术期刊《科学》上在线发表。

神经元是神经系统的基本结构和功能单元，是大脑这个“信息处理系统”的“信息传递网”，构建起复杂的神经网络。其中，有传递信息的“关键枢纽”——突触，以及生命体专属“供电站”——线粒体。

论文通讯作者、浙江大学医学院教授马欢说，课题组通过建立小鼠模型，发现在学习记忆或者人工诱导的神经活动下，神经元突触附近的线粒体基因转录显著增加，促进大脑的能量供给。这意味着，在“思考”引发的神经活动下，物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的偶联机制。

在此基础上，研究团队设计了多种新型的靶向分子工具，对“神经活动—线粒体偶联机制”进行精准改造和增强。实验发现，抑制这一机制会导致其学习记忆失能，而如果在2个月的时间内持续增强这一机制，能够增强学习记忆过程中线粒体基因表达水平，提升大脑的生物能量，并在个体水平上显著改善小鼠大脑的认知功能。

马欢表示，整个研究经历了7年的反复探索和试验，目前相关临床转化研究和药物开发正在进行中。

此外，研究团队还在这一研究中，揭示了哺乳类动物大脑高效处理“海量信息”的机制。哺乳类动物大脑采用了一种独特的“按需供能”策略，即在每个突触附近布置可被神经活动调控的线粒体。信息处理过程中，线粒体通过突触活动驱动其基因转录和蛋白合成，以实现神经元在信息交互的突触附近“局部”能量供给调控。

“这一机制的发现，有望为人工智能在增强信息处理能力的同时减少能耗提供全新启示。”马欢说。

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来源丨新华社

责编丨钟艳平

审校丨徐来林林

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