文:林庭佑 博士生 / 國立臺灣師範大學

神經可塑性的歷史

早在一個世紀以前，神經科學之父卡哈爾 (Santiago Ramón y Cajal) 就已經使用了「神經可塑性 (neuronal plasticity)」這個名詞¹ 來描述腦部結構的變化，但「神經可塑性」對於我們腦部運作的影響到什麼程度? 在近一百多年來，仍被神經科學家不斷地探討，也引發了無數的激辯。
卡哈爾曾說: 「成年人的神經路徑是固定且恆久不變的」(In adult centers the nerve paths are something fixed, ended, immutable. Everything may die, nothing may be regenerated) ³，這也讓成年人的大腦缺乏神經可塑性這個觀點成為往後數十年神經科學界的教條。

成年的神經真的不可塑造嗎?

在半個世紀以前，開始有科學家提出實驗證據來挑戰卡哈爾的觀點 ¹。例如:約瑟夫·奧爾特曼 ( Joseph Altman) 使用放射自顯影術 (autoradiography)發現，成年大鼠的腦內有新的神經元產生⁴。西元1962年，奧特曼這篇發表在「科學」(science) 期刊的研究，使用了新的技術探討這個在當時爭論不休的問題。他將具有放射線的「胸腺嘧啶脫氧核苷」 (thymidine-H³，見備註) 直接注入大鼠的腦部，「脫氧核苷」是DNA骨架的建材，而具有放射線的脫氧核苷可以想像成是具有發光效果的版本，因此給予這種材料之後，如果有新的細胞產生 (需要新的DNA骨架)時，具有放射性的脫氧核苷就會被使用，此時會發光的新DNA骨架，與既有存在的DNA骨架截然不同，只有新形成的DNA才會大量地使用新的建材，科學家便可依據腦中有無會發光的神經元，來判斷是否有神經新生。

腦: 唯一的不變就是不斷地改變

現在我們已經知道，「腦」就像一座風平浪靜的湖，表面看起來雖然平靜無波，但水面之下，其實無時無刻都在發生改變。而也就是因為有這些變化更動，才能讓我們學習如何更快地適應環境；如何靈活彈性，不重複僵化的行為。就如易經所言「不可為典要，唯變所適」。

神經新生包含了:

腦區的型態改變 (morphological alterations in brain areas)、

神經的型態變化 (changes in neuron morphology)、

神經網絡改變 (network alterations)

神經生化的變化 (neurobiochemical changes)

神經新生 (neurogenesis) 與突觸可塑性 ^1,5。

 

下一篇文章，會繼續深入討論「神經新生」以及跟大家分享約瑟夫·奧爾特曼的小故事喔。

 

引用文獻

1.Fuchs, E. & Flügge, G. Adult neuroplasticity: more than 40 years of research. Neural plasticity 2014 (2014).
2.Zilles, K. Neuronal plasticity as an adaptive property of the central nervous system. Annals of Anatomy-Anatomischer Anzeiger 174, 383-391 (1992).
3.y Cajal, S. R. Degeneration & regeneration of the nervous system. Vol. 1 (Hafner Publishing Company, 1959).
4. Altman, J. Are new neurons formed in the brains of adult mammals? Science 135, 1127-1128 (1962).
5.Sweatt, J. D. Neural plasticity and behavior–sixty years of conceptual advances. Journal of neurochemistry 139, 179-199 (2016).