新華社杭州12月21日電（記者朱涵）浙江大學(xué)的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，“思考”引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)下，大腦中的物質(zhì)和能量之間存在一種可以有效協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)化的“聯(lián)動(dòng)機(jī)制”，抑制這一機(jī)制會(huì)導(dǎo)致能量短缺、認(rèn)知受損等與大腦衰老相關(guān)的神經(jīng)病理性改變，持續(xù)增強(qiáng)這一機(jī)制則能夠改善認(rèn)知功能，延緩大腦衰老進(jìn)程。20日，這項(xiàng)研究在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上在線發(fā)表。
神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能單元，是大腦這個(gè)“信息處理系統(tǒng)”的“信息傳遞網(wǎng)”，構(gòu)建起復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中，有傳遞信息的“關(guān)鍵樞紐”——突觸，以及生命體專屬“供電站”——線粒體。
論文通訊作者、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授馬歡說(shuō)，課題組通過(guò)建立小鼠模型，發(fā)現(xiàn)在學(xué)習(xí)記憶或者人工誘導(dǎo)的神經(jīng)活動(dòng)下，神經(jīng)元突觸附近的線粒體基因轉(zhuǎn)錄顯著增加，促進(jìn)大腦的能量供給。這意味著，在“思考”引發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)下，物質(zhì)和能量之間存在一種可以有效協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)化的偶聯(lián)機(jī)制。
在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了多種新型的靶向分子工具，對(duì)“神經(jīng)活動(dòng)—線粒體偶聯(lián)機(jī)制”進(jìn)行精準(zhǔn)改造和增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制這一機(jī)制會(huì)導(dǎo)致其學(xué)習(xí)記憶失能，而如果在2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)持續(xù)增強(qiáng)這一機(jī)制，能夠增強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中線粒體基因表達(dá)水平，提升大腦的生物能量，并在個(gè)體水平上顯著改善小鼠大腦的認(rèn)知功能。
馬歡表示，整個(gè)研究經(jīng)歷了7年的反復(fù)探索和試驗(yàn)，目前相關(guān)臨床轉(zhuǎn)化研究和藥物開發(fā)正在進(jìn)行中。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還在這一研究中，揭示了哺乳類動(dòng)物大腦高效處理“海量信息”的機(jī)制。哺乳類動(dòng)物大腦采用了一種獨(dú)特的“按需供能”策略，即在每個(gè)突觸附近布置可被神經(jīng)活動(dòng)調(diào)控的線粒體。信息處理過(guò)程中，線粒體通過(guò)突觸活動(dòng)驅(qū)動(dòng)其基因轉(zhuǎn)錄和蛋白合成，以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元在信息交互的突觸附近“局部”能量供給調(diào)控。
“這一機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，有望為人工智能在增強(qiáng)信息處理能力的同時(shí)減少能耗提供全新啟示?！瘪R歡說(shuō)。
