拯救我們的大腦

琉花

哪個器官是我們身體的司令部？

沒錯，就是大腦。大腦是我們身上最復雜的器官，是神經系統(tǒng)的最高中樞，如同司令部，指揮著人體的各個器官。同時，大腦也讓我們有了知覺、意識、記憶等。大腦是如此的重要，一旦大腦失靈，我們的身體就會陷入混亂。

然而，腦部疾病的發(fā)病率一直居高不下，且治愈率非常低，給人們帶來了巨大的困擾。面對治療大腦疾病的困難，一些科學家正努力研究新方法來拯救我們的大腦。

神經膠質細胞變成神經細胞

神經細胞（也稱神經元）不會再生是腦部疾病不易治愈的原因之一。人體細胞有些可以再生，有些不能，比如：肝細胞具有很強的再生能力，肝臟移植手術切掉部分的肝臟后，余下的肝臟會很快長成新的肝臟。但神經細胞不可再生，人出生時，神經細胞數量約為140億個，隨著年齡的增長，神經細胞的數量會逐漸下降，死一個少一個，直到全部凋亡。老年人會比年輕人記性差，是因為他們神經細胞的數量已經少了很多了。

今天，當醫(yī)生們遇到神經退行性疾病或腦損傷疾病時，他們能采取的方法只有兩種：第一，想方設法讓剩下的神經細胞存活;第二，強迫受損部位的神經細胞運轉，讓神經細胞重新活躍起來。但最理想的是，讓神經細胞再長出來。如果科學家真能研究出神經細胞再生的方法，這將是神經科學中最令人難以置信的成就之一，但遺憾的是目前沒人能做到。

人的大腦由兩類細胞組成，除了神經細胞外，還有一類是神經膠質細胞。

神經細胞處理大腦信息，是感覺、記憶、思維等各種大腦功能的承擔者;神經膠質細胞的數量是神經細胞的10倍，它填滿了大腦的剩余空間。很長一段時間里，科學家們認為，神經膠質細胞唯一的作用是給神經細胞提供營養(yǎng)。直到1990年，美國斯坦福大學的一名研究人員發(fā)現了一種特殊的神經膠質細胞，即星形膠質細胞。

星形膠質細胞的形狀像星星一樣，它是哺乳動物腦內分布最廣泛的一類細胞。它們填充在神經細胞之間，支持、引導和分隔神經細胞。同時，星形膠質細胞可以互相傳遞信號（互相交流）;當大腦受到損傷時，這些細胞會被激活，分泌一些神經調節(jié)物質，調節(jié)神經細胞功能。

雖然星形膠質細胞對神經細胞處理大腦信息很有幫助，但不能代替神經細胞工作，當部分神經細胞死亡時，大腦信息的處理就會受到影響。能不能讓星形膠質細胞也像神經細胞一樣工作呢？最近，德國慕尼黑大學的瑪格達萊納·格茨和她的團隊就發(fā)現了將星形膠質細胞轉變成神經細胞的方法。

格茨將某些特定的蛋白質直接注入小鼠的大腦，星形膠質細胞就會轉換成全新的神經細胞，以取代已經死亡的神經細胞。除了成功將活體小鼠腦部的星形膠質細胞轉換成神經細胞外，格茨在實驗室的培養(yǎng)基中也成功地將人腦的星形膠質細胞轉化為神經細胞。

現在格茨團隊正繼續(xù)研究如何通過口服藥將這種蛋白質傳遞給小鼠，而不是采取注入的方法。如果成功的話，下一步將是人體試驗。如果她的實驗在人體上能夠成功，將會給未來的大腦醫(yī)學帶來巨大的影響。我們也不用太過擔心大腦的衰老和腦細胞的死亡了。

游戲幫助中風病人康復

在美國巴爾的摩市約翰霍普金斯醫(yī)學院，一位病人左右移動著，屏幕上的海豚隨著人的移動而移動，并成功躲過了鯊魚的攻擊。這是一個名叫“我是海豚”的視頻游戲，它的作用是幫助中風病人恢復身體的靈活性。

目前大多數的治療方法還是刺激大腦在受損后自我修復，即康復治療。人在中風后，部分腦細胞休眠或死亡，這部分腦細胞所控制的身體部位就不能正常運作。例如，有些人左半邊身體癱瘓，就是因為右腦的細胞死亡或處于休眠狀態(tài)。對于腦細胞處于休眠狀態(tài)的人來說，身體是可以慢慢復原的，因為在不斷地訓練自己的肢體以及刺激腦細胞的過程當中，腦細胞會重新恢復活力，病人就能夠組織手和腳，進行一些簡單的運動。

在研究人員開發(fā)出“我是海豚”之前，傳統(tǒng)的康復治療方法枯燥單調，且病人需要付出大量的時間和努力，許多病人都堅持不下去。研究人員認為，中風患者需要的是一種有趣的治療方法，這種方法可以讓他們忘記困難和時間，專心完成游戲中的挑戰(zhàn)?！拔沂呛ｋ唷庇螒驎尰颊卟粩嘁苿雍团まD身體受損的一側，以刺激對側的大腦細胞。它在幫助中風患者康復方面非常有效。有一位名叫大衛(wèi)的病人，他的左臂和左腿因為中風癱瘓了，在玩了“我是海豚”后，他的身體恢復得和正常人差不多。

由此看來，當醫(yī)院艱苦的康復訓練變成家庭游戲時，更多的中風患者可以得到康復，最后像正常人一樣生活。

破解蛋白質密碼

老年癡呆（阿爾茲海默癥）和漸凍人（肌萎縮側索硬化癥）是生活中常見的疾病，這兩種疾病都屬于神經退行性疾病，而神經退行性疾病是由大腦蛋白質的錯誤折疊所導致的。

與大多數神經退行性疾病是由一種蛋白質錯誤折疊所造成的不同，阿爾茲海默癥是由兩種蛋白質錯誤折疊造成的，因此它更復雜。這兩種蛋白質分別是β-淀粉樣蛋白和tau蛋白。

20多年以來，科學家們一直認為β-淀粉樣蛋白對阿爾茲海默癥的影響更大，研究重點一直放在β-淀粉樣蛋白上。雖然他們已經開發(fā)出了一些方法降低患者腦內的β-淀粉樣蛋白，但患者的病情并未出現明顯好轉。于是美國紐約哥倫比亞大學的生物物理學家安東尼·菲茨帕特里克將關注點放到了tau蛋白上。

菲茨帕特里克首先必須要弄清楚tau蛋白的結構。他將tau蛋白冷凍，用電子顯微鏡將蛋白質圖像放大，從多個角度拍攝它們，然后利用電腦和他自己強大的化學知識，弄清楚它們是如何折疊的、為什么折疊以及如何用藥物來對付它們。目前，菲茨帕特里克的研究已經取得了一些進展，他已經發(fā)現了6種不同形式的tau蛋白，它們的長度和特點都略有不同。菲茨帕特里克的研究還在繼續(xù)，接下來，他準備繪制出所有錯誤折疊的tau蛋白圖譜，找出它們分子水平上的差異，解開tau蛋白錯誤折疊的秘密。如果他能成功，成功戰(zhàn)勝阿爾茲海默癥將指日可待。

連接神經系統(tǒng)的纖維

在一次攀巖中，安妮科娃的一個朋友從16米高的地方墜落，她的脊髓受到了嚴重的損傷，身體的一側幾乎不能動了。在后續(xù)的治療中，醫(yī)生利用大腦刺激裝置讓她恢復了身體的知覺。

大腦刺激裝置一直被用來治療運動障礙，將電極植入到患者腦內，運用電流刺激其大腦深部的某些神經，從而激活這部分神經。但目前大腦刺激裝置還十分可怕，因為它需要將巨大的電極插入大腦。安妮科娃看著朋友痛苦的經歷，她決定要做些什么。

安妮科娃在美國麻省理工大學取得了光電子學領域的博士學位，然后她在斯坦福大學的神經科學研究室做了兩年的博士后。結合自己的知識背景，她決定設計一種柔性纖維，這種纖維可以植入我們的大腦，通過傳遞信號來刺激神經細胞，同時不會破壞神經系統(tǒng)。

安妮科娃已經取得了不錯的研究成果，包括能夠傳遞電信號的導線，可以傳送液體藥物的微型管和可以傳導光的管道（和光纖類似，光子在中空的管道內部移動）。她將三種導管結合在一起，擰成一股，形成像頭發(fā)絲一樣細小的復合纖維。同時，她設計了一種涂層，該涂層可以暫時使微纖維變硬，便于纖維被植入正確的位置。

美國華盛頓大學的研究人員在脊髓損傷的老鼠身上做實驗，測試了這種神經纖維的性能，發(fā)現該神經纖維能很好地將信號傳遞給神經細胞。但安妮科娃表示，在該纖維能夠應用于臨床治療前，我們還要檢查這種纖維的安全性，至少10年以后，它才能真正幫助病人。

雖然安妮科娃現在覺得用三種導管還有點太復雜，但目前她還無法設計出同時包含這三種功能的纖維。