新華社杭州12月21日電（記者朱涵）浙江大學的一項最新研究發(fā)現(xiàn)，“思考”引發(fā)的神經(jīng)活動下，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)動機制”，抑制這一機制會導致能量短缺、認知受損等與大腦衰老相關(guān)的神經(jīng)病理性改變，持續(xù)增強這一機制則能夠改善認知功能，延緩大腦衰老進程。20日，這項研究在國際學術(shù)期刊《科學》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“信息處理系統(tǒng)”的“信息傳遞網(wǎng)”，構(gòu)建起復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡。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、浙江大學醫(yī)學院教授馬歡說，課題組通過建立小鼠模型，發(fā)現(xiàn)在學習記憶或者人工誘導的神經(jīng)活動下，神經(jīng)元突觸附近的線粒體基因轉(zhuǎn)錄顯著增加，促進大腦的能量供給。這意味著，在“思考”引發(fā)的神經(jīng)活動下，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)機制。
在此基礎(chǔ)上，研究團隊設(shè)計了多種新型的靶向分子工具，對“神經(jīng)活動—線粒體偶聯(lián)機制”進行精準改造和增強。實驗發(fā)現(xiàn)，抑制這一機制會導致其學習記憶失能，而如果在2個月的時間內(nèi)持續(xù)增強這一機制，能夠增強學習記憶過程中線粒體基因表達水平，提升大腦的生物能量，并在個體水平上顯著改善小鼠大腦的認知功能。
馬歡表示，整個研究經(jīng)歷了7年的反復探索和試驗，目前相關(guān)臨床轉(zhuǎn)化研究和藥物開發(fā)正在進行中。
此外，研究團隊還在這一研究中，揭示了哺乳類動物大腦高效處理“海量信息”的機制。哺乳類動物大腦采用了一種獨特的“按需供能”策略，即在每個突觸附近布置可被神經(jīng)活動調(diào)控的線粒體。信息處理過程中，線粒體通過突觸活動驅(qū)動其基因轉(zhuǎn)錄和蛋白合成，以實現(xiàn)神經(jīng)元在信息交互的突觸附近“局部”能量供給調(diào)控。
“這一機制的發(fā)現(xiàn)，有望為人工智能在增強信息處理能力的同時減少能耗提供全新啟示。”馬歡說。
