科學人／演化的代價？人腦最晚成熟區域卻最容易衰老

情境示意圖。圖／Ingimage

自從人類與黑猩猩，從共同祖先分離出的六百萬年來，人類大腦迅速累積了有助於決策和自我控制的組織。但一項將黑猩猩大腦影像與人類大腦掃描進行比較的研究發現，這些區域在老化過程中最容易出現退化。

先前的研究已經顯示，人類大腦中，最晚成熟的區域（例如額葉）是最早出現老化跡象，這個理論被稱爲「後入先出」（last in, first out）。最新研究指出，人類大腦中較晚成熟且最容易老化的區域，也是最晚纔開始進化的。

英國牛津大學的神經科學家馬斯說道，這些結果支持一項假設，也就是「人類大腦皮質的擴展，是以與年齡有關的衰退爲代價」。這項研究結果於8月28日發表在《科學進展》（Science Advances）期刊上。

繪製人類與黑猩猩的心智圖

研究人員利用非侵入性核磁共振成像（MRI）掃描，分析了189只年齡介於9~50歲的黑猩猩，以及480名年齡介於20~74歲的人類，並依此繪製了人類和黑猩猩大腦的數據心智圖。

總體而言，他們發現這兩個物種的大腦在兩個半球上上是對稱的，並且具有許多相似的結構，特別是在前額葉皮質區域。研究的共同作者、德國波昂於利希研究中心的大數據神經科學家霍夫斯塔特表示，該區域涉及複雜的認知功能，例如語言、工作記憶、時間感知和決策，而這個區域的損傷與阿茲海默症和幾種類型的癡呆症有關。

然後，研究人員測量了50歲以下的黑猩猩和58歲以下的人類大腦，發現灰質會隨着時間流逝而萎縮（這是衰老的標誌），以及涉及習慣形成和獎勵行爲的紋狀體（striatum），經歷了最大的衰退。在這兩個物種中，涉及視覺處理和運動技能的大腦區域都不太容易受到老化的影響。

快速增長的大腦衰老得最快

最後，研究人員經由掃描，比較了同年齡和性別的黑猩猩與人類大腦，找出了哪些區域擴展最多。結果顯示，擴展最快的區域出現在前額葉皮質——這也是最容易老化的區域之一。同時，隱藏在大腦深處、參與情緒和身體訊號處理的結構，稱爲腦島。研究還指出，快速的演化伴隨着較高的老化風險。

霍夫斯塔特說：「從進化的角度來看，大腦中最新、最偉大的變化」正是「老化發生得最嚴重的地方」。

研究人員還比較了黑猩猩、棕狒狒（Papio anubis）和恆河猴（Macaca mulatta）。在這裡，他們發現經歷過快速進化擴張的大腦區域和經歷過加速老化的大腦區域之間，並沒有這種聯繫，這代表這種特徵，可能是人類大腦進化所獨有的。

馬斯表示，除了灰質衰退之外，研究與年齡相關的變化將會很有趣，包括大腦區域和基因表現譜之間聯繫的變化。

資料來源：

1. Humanity’s newest brain gains are most at risk from ageing

2. Vickery, Sam, et al. "The Uniqueness of Human Vulnerability to Brain Aging in Great Ape Evolution." bioRxiv (2022): 2022-09.

3. Douaud, Gwenaëlle, et al. "A common brain network links development, aging, and vulnerability to disease." Proceedings of the National Academy of Sciences 111.49 (2014): 17648-17653.

（本文出自2024.08.30《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）