顛覆神經科學認知：腦細胞的可塑性超乎想像

科學家透過特定腦細胞的體外實驗模型，驚人地發現神經元竟能從一種型別轉變成另一種。神經元是負責傳遞全身訊號的專化腦細胞。長期以來，科學界普遍認為神經元一旦從幹細胞分化成特定亞型，其身份就會固定不變，不受周遭環境影響。

然而，由加州大學聖塔克魯茲分校與舊金山分校科學家組成的「腦基因團隊」最新研究，徹底挑戰了這個根深蒂固的觀念。發表於《iScience》的研究指出，神經元亞型身份可能比過去認知的更具可塑性。團隊採用腦類器官（三維腦組織模型）來探究神經元的發展與適應機制，這些發現為理解不同神經元亞型如何影響大腦功能，以及其在神經發育障礙中扮演的角色，提供了全新視角。

「這完全顛覆了神經元身份絕對穩定的傳統認知，」論文第一作者、加州大學聖塔克魯茲分校基因體研究所科學家莫斯塔霍-拉吉表示：「這促使我們重新思考神經元的形成與維持機制，以及環境在此過程中的影響力。」

大腦皮質（腦部最外層）主要有兩種神經元：佔80%的興奮性神經元，與20%的抑制性神經元。在抑制性神經元中，約60%屬於「小白蛋白陽性神經元」。這類細胞掌控大腦可塑性，影響人類學習不帶口音的新語言能力，或在失去某種感官後強化其他感官的潛力。它們也被認為與自閉症、思覺失調症等神經發育障礙密切相關。

這項研究首次在實驗室活體模型中大量培育出小白蛋白陽性神經元，突破過去僅能少量生產的技術瓶頸。研究人員將這些腦細胞移植至腦類器官進行培養，認為三維結構更貼近真實腦部環境，可能是突破關鍵。「我們證明瞭二維模型行不通，這可能是首項證實三維環境必要性的證據，」莫斯塔霍-拉吉指出：「這促使我們反思，是否因過度依賴二維培養，導致某些細胞型別始終無法在體外培育。」

能在實驗室穩定培育這些特殊神經元，為相關研究開啟全新大門。科學家將能更深入探究其在神經發育疾病與整體腦功能中的角色。「建構腦部模型時，缺少這類細胞會造成重大缺陷，」莫斯塔霍-拉吉強調：「如今我們能建立更逼真的大腦模型。」

為進一步挑戰細胞身份固定的觀念，研究團隊還探究外部環境如何影響神經元亞型的身份認定。他們將另一種抑制性神經元「體抑素神經元」植入三維類器官模型後，驚見部分細胞竟轉化為小白蛋白陽性神經元。

雖然確切遺傳與環境條件尚待釐清，但此發現暗示類似轉化可能也發生在活體大腦中。「這種身份轉換或許是腦部的自然現象，」莫斯塔霍-拉吉推測：「目前雖未證實，但很可能相關過程曾被觀察到卻被忽略。這是值得探索的嶄新領域，美國其他實驗室也開始關注此方向。」

研究團隊除初步鎖定可能涉及的遺傳路徑外，還計劃深入研究興奮性神經元如何影響抑制性細胞的命運走向。這項突破性發現由跨校團隊共同完成，相關研究者包括岡薩雷斯-費雷爾、施韋格、萊勒等十餘位科學家，成果已刊登於2025年3月的《iScience》期刊。