上海
浙江大学的一项最新研究发现，“思考”引发的神经活动下，大脑中的物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的“联动机制”，抑制这一机制会导致能量短缺、认知受损等与大脑衰老相关的神经病理性改变，持续增强这一机制则能够改善认知功能，延缓大脑衰老进程。近日，这项研究在国际学术期刊《科学》上在线发表。
神经元是神经系统的基本结构和功能单元，是大脑这个“信息处理系统”的“信息传递网”，构建起复杂的神经网络。其中，有传递信息的“关键枢纽”——突触，以及生命体专属“供电站”——线粒体。
论文通讯作者、浙江大学医学院教授马欢说，课题组通过建立小鼠模型，发现在学习记忆或者人工诱导的神经活动下，神经元突触附近的线粒体基因转录显著增加，促进大脑的能量供给。这意味着，在“思考”引发的神经活动下，物质和能量之间存在一种可以有效协调转化的偶联机制。
在此基础上，研究团队设计了多种新型的靶向分子工具，对“神经活动—线粒体偶联机制”进行精准改造和增强。实验发现，抑制这一机制会导致其学习记忆失能，而如果在2个月的时间内持续增强这一机制，能够增强学习记忆过程中线粒体基因表达水平，提升大脑的生物能量，并在个体水平上显著改善小鼠大脑的认知功能。
马欢表示，整个研究经历了7年的反复探索和试验，目前相关临床转化研究和药物开发正在进行中。
此外，研究团队还在这一研究中，揭示了哺乳类动物大脑高效处理“海量信息”的机制。哺乳类动物大脑采用了一种独特的“按需供能”策略，即在每个突触附近布置可被神经活动调控的线粒体。信息处理过程中，线粒体通过突触活动驱动其基因转录和蛋白合成，以实现神经元在信息交互的突触附近“局部”能量供给调控。
“这一机制的发现，有望为人工智能在增强信息处理能力的同时减少能耗提供全新启示。”马欢说。
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