发布日期： 2024年06月24日
来源：AAAS
文章内容
生活中有更多积极的经历与患阿尔茨海默病等脑部疾病的几率较低、认知能力随年龄增长下降的速度较慢、甚至更长寿有关。
但是，感觉和经历是如何转化为保护或伤害大脑的物理变化的，目前尚不清楚。
哥伦比亚大学研究人员的一项研究表明，大脑的线粒体可能起着重要作用。线粒体为大脑提供能量，新的研究表明，与有更多负面经历的人相比，在生活中经历较少心理压力的老年人中，线粒体用来转换能量的分子机制得到了增强。
医学心理学助理教授卡罗琳·特朗普夫(Caroline Trumpff)说:“我们发现，老年人的精神状态与他们大脑线粒体的生物学有关，这是主观的社会心理体验首次与大脑生物学联系起来。”她与哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院和罗伯特·n·巴特勒哥伦比亚老年中心的行为医学副教授马丁·皮卡德(Martin Picard)共同领导了这项研究。
皮卡德说:“我们认为，大脑中的线粒体就像天线，接收分子和激素信号，并将信息传递给细胞核，从而改变每个细胞的生命过程。”“如果线粒体能改变细胞行为，它们就能改变大脑、思维和整个人的生物学特征。”
这项新研究使用了对美国近450名老年人进行的两项广泛研究收集的数据。每项研究都收集了参与者一生中20年的详细心理社会信息。研究参与者在死后捐献了他们的大脑供进一步分析，这提供了参与者脑细胞状态的数据。
Trumpff创建了一些指数，将患者报告的积极和消极社会心理因素转化为整体社会心理体验的单一分数。她还对每个参与者在代表线粒体中活跃的不同遗传网络的七个域进行了评分。
“使用多变量有丝分裂型指数是一项重要的创新，因为我们可以更容易地用相关基因网络来解释线粒体的生物状态，而不是分析数千个单个基因，”皮卡德说。
结果显示，一个线粒体区域——评估细胞器的能量转化机制——与心理社会评分有关。
特朗普夫说:“更好的幸福感与线粒体中转化能量所需的蛋白质更丰富有关，而消极情绪与蛋白质含量较低有关。”“这可能就是为什么慢性心理压力和负面经历对大脑有害的原因，因为它们会损害或削弱背外侧前额叶皮层的线粒体能量转化，而前额叶皮层是大脑中负责高级认知任务的部分。”
研究人员还分析了大脑中特定细胞类型中的线粒体，发现线粒体和社会心理因素之间的联系不是由大脑的神经元驱动的，而是由大脑的神经胶质细胞驱动的，神经胶质细胞可能比传统上认为的“支持”作用更重要。
皮卡德说:“这项研究是我们与哥伦比亚大学转化和计算神经免疫学中心合作完成的，我认为这一点特别重要。”“在线粒体领域提出这种水平的大脑细胞分辨率问题是前所未有的。
“神经元一直是神经科学的研究重点，但我们逐渐意识到，大脑中的其他细胞也可能是导致疾病的原因。”
虽然目前的研究不能确定参与者的社会心理经历是否改变了他们的大脑线粒体，或者是先天或后天的线粒体状态对这些经历有贡献，但其他研究表明，线粒体和情绪之间的关系是双向的。
皮卡德说，在动物研究中，证据非常有力，慢性压力会影响线粒体能量转化。在人类身上，皮卡德和他在加州大学旧金山分校的合作者埃莉萨·埃佩尔(Elissa Epel)最近进行的一项研究首次发现了情绪可能影响人类线粒体的证据:在这项研究中，积极的情绪预示着参与者随后几天血细胞中线粒体能量的增加，但线粒体活动并不能预测随后几天的情绪。
在动物和人类身上越来越多的研究也表明，线粒体本身可以改变行为。
特朗普夫说:“这些机制可能会相互加强。”“长期的压力会改变一个人的线粒体生物学，从而影响他们对社会事件的看法，从而产生更多的压力。”文献中出现的情况是，所有这些途径都是相互作用的。”
虽然心理社会得分较高的参与者大脑的能量转换机制更强，但研究人员还不知道这是否会导致更大的能量转换。特朗普夫和皮卡德目前正在对来自同一组参与者的数百个大脑进行研究。
该团队还在探索一种测量大脑线粒体健康的方法，这种方法将来可以用于医生的办公室。
“线粒体是健康和生命的源泉，但我们没有办法量化健康，只有疾病，”皮卡德说。“我们需要一门健康科学。我们需要测试来显示一个人的健康和适应力。
“这对于在疾病出现之前监测健康变化具有临床价值，它可以通过为科学家提供目标而不是数十年积累的蛋白质沉积或其他形式的长期损伤来改变医学研究。”
交流讨论
PNAS新研究挑战了关于大脑大小进化的旧观念
PNAS：饥饿激素瘦素可以以一种不依赖于瘦素受体的方式指导神经发育
线粒体能量关闭不会导致细胞死亡，而是引发炎症
