普通鼩鼱(Sorex araneus)是少数几种能够灵活收缩和再生大脑的哺乳动物之一。这种被称为德恩氏现象(Dehnel's phenomenon)的罕见季节性循环现象已困扰科学家数十年。大脑如何在体积减少后再生而不造成永久性损伤?
一项使用非侵入性MRI技术的研究,首次扫描了正在发生脑萎缩的鼩鼱大脑,发现其关键分子是水分。相关研究成果发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上。
"我们的实验显示,鼩鼱在脑萎缩期间损失了9%的大脑体积,但细胞并未死亡,"德国马克斯·普朗克动物行为研究所博士后研究员、论文第一作者西尔维亚·巴尔多尼(Cecilia Baldoni)表示,"这些细胞发生了水分流失。"
通常情况下,脑细胞水分流失会导致损伤甚至死亡,但在鼩鼱身上却出现相反现象。"细胞不仅存活,数量还增加了,"巴尔多尼补充道。
这一发现不仅解开科学谜题,更为人类脑部疾病治疗提供新路径。"鼩鼱的脑萎缩与阿尔茨海默症、帕金森病患者的脑部变化高度相似,"丹麦奥尔堡大学人类脑疾病专家约翰·尼兰德(John Nieland)副教授指出。
研究还发现,调节水分的特定蛋白——水通道蛋白4(aquaporin 4)——很可能参与了鼩鼱脑细胞的水分排出过程。"我们在人类病变脑组织中也观察到这种蛋白含量升高,"尼兰德强调。
通过高分辨率MRI扫描德国野外捕获的普通鼩鼱,研究人员发现:冬季脑萎缩存在区域差异——新皮层(负责认知功能)和小脑(负责运动控制)保持相对稳定的水分平衡,而其他区域则出现细胞内水分减少、细胞外水分增加的普遍模式。
"这就像调整房屋供暖系统:在冬季优先保障核心功能区域,"巴尔多尼用生活比喻解释,"鼩鼱通过这种策略维持觅食、逃避天敌等基本生存能力。"
值得注意的是,普通鼩鼱脑体积变化与神经退行性疾病患者存在双重镜像关系:人类脑萎缩呈现不可逆的单向衰退,而鼩鼱不仅能停止这一过程,更能在春季实现再生。研究团队下一步将重点研究其再生机制。
"发现能逆转脑体积损失的动物模型令人振奋,"尼兰德总结道,"这可能为攻克目前无法治愈的脑疾病提供突破性思路。"
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