菲利普研究员受访谈PNAS论文:发现人脑代谢规律

2011-5-03 13:55 来源: 北京科技报
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  人能成为“万物之灵”,主要得益于高度发达的大脑。脑部的最外层有着弯曲褶皱的部分,叫做皮质(又称灰质),包含有140亿个以上的神经细胞,控制着人类的感知、思想、情绪和行为等。

  近日,来自中科院上海生科院计算生物学所的马普青年科学家小组组长菲利普研究员带领团队通过测量不同年龄段的人、黑猩猩和恒河猴大脑和小脑皮质中上百种代谢物的含量,发现了脑部代谢物质含量的变化规律。这一研究成果能够协助科学家了解大脑如何工作,有望揭示出脑部代谢对人特有的认知能力(如理解能力,思维能力和语言能力)的影响。目前,这一研究成果已发表在美国《国家科学院院刊》(PNAS)上。

  记者:人脑与其他动物的大脑有何不同?

  菲利普:每种动物都有大脑,但人脑是独一无二的,是人类智能的最主要的器官。人的大脑外形像两只对合的碗,左右两个半球有不同的分工,比如左脑主要负责语言和逻辑思维,而右脑则主管空间、形象和艺术思维,人的音乐感受力也来自右脑。

  人的大脑细胞数超过全世界人口总数2倍多,每天可处理8600万条信息,其记忆贮存的信息超过任何一台电子计算机。可以说,与任何动物相比,人类都具有无法比拟的智能,会思考、会说话、会想象……

  记者:为何做这项研究?

  菲利普:脑是神经活动最活跃的部位,血液供应、氧的利用和能量的消耗都很大。人脑只占人体总体重的2%,但耗氧量占全身耗氧的20%~50%。长期以来,人脑的特征被认为跟脑部代谢水平有关,特别是对于能量消耗而言,人脑由于体积较大而需要消耗更多的能量。其中,大约人体摄入的总能量的20%被运送到脑部参与代谢,而这一百分比在黑猩猩和恒河猴中分别是11%~13%和2%~8%。

  事实上,人脑中含有上千种代谢物,但几乎没有人系统测量过人类和其他灵长类脑部代谢物在人类发育和衰老过程中的含量及其变化规律的差异。这次为了弄清这一谜团,我们做了这个研究。

  记者:如何进行研究的?

  菲利普:我们收集了不同年龄段中49个人、11个黑猩猩和45个恒河猴的大脑和小脑皮质样本,分别提取这些样本中的代谢物。这项研究进行了5年。

  记者:结果显示什么?

  菲利普:研究发现脑部88%代谢物的含量随着年龄变化呈现出有规则的变化,而且有77%的变化在不同物种中有差异。

  从总体来说,代谢物在物种之间的变化与这些物种的系统进化是一致的,但是人类特异的代谢水平的变化在大脑皮质中是小脑皮质的4倍。从中我们推测出,人类特异的代谢水平的变化除了与年龄相关外,还与合成代谢物的酶含量,机体的兴奋度、学习、记忆能力强弱有关系。

  记者:这一研究有什么实际意义?

  菲利普:通过比较人与黑猩猩、恒河猴中不同代谢物随着年龄的变化,建立人类从发育到衰老过程中代谢变化的特有之处,不仅获得了脑代谢的系统科学的认识,同时为有效防治与发育到衰老相关的神经性疾病提供了科学依据与策略。

  人物介绍

  菲利普(KHAITOVICH Philipp),俄罗斯人,中科院上海生命科学院计算生物学所青年科学家小组组长,研究领域包括灵长类发育以及衰老中分子水平变化及调控和寻找影响人类大脑发育的分子标识。