你的大脑，30岁就开始退化了？

三联生活周刊 · 公众号 · 杂志 · 2024-10-08 12:00

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*本文为「三联生活周刊」原创内容

主笔｜袁越

在所有的人类器官中，人脑的衰老是最隐蔽的，科学家们只能通过间接的手段加以测量，比如磁共振成像（MRI）。问题是MRI的成像结果非常复杂，人类仅凭肉眼很难做出客观的判断，于是美国宾夕法尼亚大学的一群科学家决定借助人工智能技术，通过机器学习来代替人眼做判断。

但机器学习需要大数据，于是这群科学家花了8年时间收集了1150个健康中青年志愿者的大脑MRI图像，以及8992名老年人的大脑MRI图像。科学家们用这些数据训练计算机学会了如何辨别衰老的大脑，然后用这台训练好的计算机分析了大约5万个MRI图像，从中发现了5种不同的大脑衰老模式，相关论文发表在2024年8月15日出版的《自然·医学》（Nature Medicine）杂志上。

《模仿游戏》剧照

这5种模式包括脑组织的体积和结构变化，其中尤以体积变化最为明显。一个人从婴儿到成年人的过程伴随着脑组织体积的不断增大，这就是成熟的标志。脑组织体积到达顶峰之后又会逐渐缩小，这就是衰老的标志。此前研究发现，达峰越晚的脑组织衰老得越快，比如人类的前额叶（frontal lobe）是最晚成熟的脑组织，同时也是最早开始衰老的脑组织。

那么，到底什么样的脑组织成熟得晚呢？德国杜塞尔多夫大学（HHU）的进化生物学家菲利克斯·霍芬斯塔德（Felix Hoffstaedter）决定从进化的角度研究一下这个问题。已知黑猩猩是和人类亲缘关系最近的物种，人类的祖先是在大约700万年前才和黑猩猩的祖先分道扬镳的。于是霍芬斯塔德和同事们设法获得了189个年龄在9岁到50岁之间的黑猩猩的大脑MRI图像，再和480个年龄在20岁到74岁之间的人类大脑MRI图像做对比，发现黑猩猩大脑和人类大脑的灰质部分的体积都是从30岁左右开始逐渐缩小的，两者极为相似。

《天才枪手》剧照

人脑灰质内体积缩减幅度最大的是前额皮层（frontal cortex），其中就包括最晚成熟的前额叶皮质（prefrontal cortex）。这部分脑组织被认为是人脑的命令和控制中心，包括语言、记忆、决策和风险控制在内的高等级思考大都在这里进行。相比之下，黑猩猩大脑灰质内体积缩减幅度最大的却是位于中部的纹状体（striatum），这部分脑组织主要负责与奖赏机制有关的习惯性行为模式的形成，属于较低等级的大脑功能。

另外，人脑和黑猩猩大脑中负责视觉处理和动作控制的那部分脑组织的衰老速度都很慢，而这两种功能的等级都要更低一些，应该属于最早进化成型的脑组织。

众所周知，人类和黑猩猩的最大不同就是智力等级的差异。人类的语言、分析和决策能力都要远高于黑猩猩，这部分脑组织肯定是最晚才被进化出来的。于是霍芬斯塔德得出结论，脑组织的衰老和进化密切相关，越晚进化出来的脑组织衰老得越快，符合此前科学家们提出的“晚进先出”（last-in-first-out）假说。

《奥本海默》剧照

换句话说，人类为了成为万兽之王，进化出了高级智慧，其代价就是负责高级智慧的这部分脑组织衰老得非常快，这就解释了为什么人类比黑猩猩更容易患老年痴呆症。

霍芬斯塔德将研究结果写成论文，发表在2024年8月28日出版的《科学进展》（Science Advances）杂志上。根据这篇论文，类似的现象在狒狒和猕猴身上并没有发生，说明灵长类动物当中只有人类为自己的高智商付出了代价。

也许这就是大自然的一种自我平衡机制吧，总得给那些不够聪明的动物留一条生路。

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