短期壓力促進大腦神經干細胞產生更多的神經元機制

        人們總是認為壓力是一件不好的事情.在一項新的研究中，來自加州大學伯克利分校的研究人員揭示急性壓力（acute stress， 短期的而不是長期的壓力）如何準確地讓大腦準備著提高性能.這些研究發現表明一定量的壓力是有好處的，有助于提高警覺以及改善行為和認知能力.相關研究結果于2013年4月16日發表在eLife期刊上，論文標題為"Acute stress enhances adult rat hippocampal neurogenesis and activation of newborn neurons via secreted astrocytic FGF2".論文通信作者為綜合生物學副教授Daniela Kaufer博士.論文*作者為Elizabeth Kirby.

        星形膠質細胞（粉紅色）似乎在對急性壓力作出的反應中發揮著關鍵性作用.壓力激素促進星形膠質細胞釋放FGF2（綠色），從而導致新的神經元（藍色）產生.

        在這項針對大鼠的研究中，研究人員發現重大但短暫的壓力事件導致它們的大腦中的干細胞增殖而產生新的神經元，所形成的神經元在兩周后成熟，從而改善它們的精神表現.

         美國洛克菲勒大學哈羅德與瑪格麗特-米利肯神經內分泌學實驗室（Harold and Margaret Milliken Hatch Laboratory of Neuroendocrinology at The Rockefeller University）主任Bruce McEwen（未參與這項研究）說，這些研究發現，"總體上會加強這種概念：壓力激素有助于動物適應，畢竟記住有壓力的事情發生的地方有益于它們在未來處理在同一個地方經歷的同樣情形."

         Kaufer和她的同事們特別對急性壓力和長期壓力如何影響記憶感興趣.鑒于大腦中的海馬體在記憶形成中發揮著關鍵性作用，他們著重研究壓力對成年大鼠大腦海馬體中的神經干細胞的影響.依賴于不同的化學觸發因子，神經干細胞能夠分化為神經元、星形膠質細胞和大腦中的其他細胞.成年大腦中僅有兩個區域產生新的腦細胞，海馬體齒狀回（dentate gyrus）就是其中之一.齒狀回對被稱作糖皮質激素的壓力激素高度敏感.

         之前的大多數研究已證實長期壓力提高糖皮質激素的水平，而這會抑制海馬體中新的神經元產生，從而損害記憶.此外，長期高水平的壓力激素對整個身體都產生影響，如增加慢性肥胖、心臟病和抑郁癥的風險.但是科學家們對急性壓力的影響了解甚少，而且之前的研究結果也充滿爭議性.

        為了弄清楚這個問題，研究人員讓大鼠遭受急性壓力（即短期壓力），即讓它們固定在籠子中幾個小時.盡管只是幾個小時，但是這會導致這些大鼠的糖皮質激素水平與那些遭受長期壓力的大鼠中的一樣高.這種急性壓力導致它們的海馬體中新的腦細胞增殖速度增加一倍，特別是在背側齒狀回中，尤其如此.

       與壓力相關的糖皮質激素（綠色六角形）促進大腦中的星形膠質神經釋放FGF2，而FGF2會觸發神經干細胞產生新的神經元.

        研究人員發現在經歷這種壓力事件兩周而不是兩天后，這些大鼠在記憶上表現得更好.利用特異性的標記技術，他們確定經這種急性壓力觸發而產生的新的神經元就是兩周后參與學習新任務的那些細胞.

        Kaufe說，"就生存而言，神經元增殖并不在經歷壓力時間之后馬上就產生益處，這是因為這些神經元需要一段時間才能成熟和具有功能性.但是在急性壓力經常發生的自然環境中，它將有助于動物變成更加警覺，更加適合于環境，也更快判斷出哪些才是真正的威脅."

         研究人員還發現在急性壓力后發生的神經元增殖是由星形膠質細胞釋放的成纖維細胞生長因子-2（fibroblast growth factor 2， FGF2）觸發的.星形膠質細胞之前被認為是一種支持性細胞，但是如今它們似乎在調節神經元中發揮著更加重要的作用.

        Kaufer注意到，接觸到急性的高強度的壓力有時可能是有害的，比如會導致創傷后應激障礙（post-traumatic stress disorder）.進一步研究可能有助于鑒定出哪些因子決定著對壓力作出的反應是好的還是不好的.

       她作出結論，"我對此感到非常樂觀.壓力能夠讓人們表現更好，但是問題在于人們如何理解或感知多大的壓力和多長的壓力."