【電子文庫大腦專題】老化是一種病?從細胞層次談腦神經與認知老化

特約編輯|曾郁蓁(紐約大學心理學系研究所)

編按:在第零期達人學苑時,與會的學者一齊嘗試闡述與界定,我們也就是臺灣居民所面對最重要的十個問題。討論之後,大家認為人口老化,人口結構改變是台灣居民迫切會遭遇到的問題之一 (參見【達人學苑0.com-精彩實錄!】問題闡述與界定:我們所面對最重要的10個問題)。

SHS計畫電子文庫特約編輯曾郁蓁特地策劃【大腦老化專題】,讓大家了解此問題重要性。

常常有人用老車要定期進廠維修來比喻老人的保健舉動,若單純以生理機制來說,老化帶來的是器官退化與代謝減緩等衰退的過程,老人抵抗力比較脆弱,身體也不像年輕人那般具有彈性,最麻煩的是隨著年齡,有很多疾病會越來越容易找上門。

老化是一種病?(圖片來源:smig44_uk/flickr)

那我們可不可以說,老化其實本質上就只是一種疾病?英國老人學家Aubrey de Grey在2005年的TED演講中肯定了這個問句,他認為,衰老應該被視為一種疾病。他的意思並不是指所有老人都應該被視作病人,而是指老化所帶來的生理衰退都是有可能用生化科技技術被治癒的,以這個意義上來說,身體的衰老只是一種疾病。

在這段演講中,他指出,在細胞代謝的過程之中,會產用有用的物質,但同時也會堆積各種有害的中間產物,當這些中間產物堆積到一定的程度之後,就會反過來影響細胞代謝的狀況,使其無法正常運作,而出現各種的老化症狀。根據這個理論,只要可以阻擋這些有害物質的堆積、回復細胞正常運作的功能,無論誰都可以達到永生的狀態。他列出了七種目前可能的有害物質,更整理出了目前在動物模型或理論上已知可以逆轉這些反應的方法。

因此雖然以目前的生化科技水準還沒有辦法完全讓人類永不衰老,但他認為在理論上是完全可行的。基於以上的論述,他認為衰老的過程只要積極的控制就可以完全抑制,政府更應該推動這方面的研究補助,以促進每個人的健康與福祉。

在生理學上,對於老化的理論有許多不同的解釋,不過目前看起來共同的結論,老化是一種細胞代謝因為堆積過多廢物而無法正常運作甚至死亡的過程(關於各種老化理論的整理,可參考:Yeoman, Scutt, & Faragher, 2012)。以失智症為例,目前已經有許多研究發現特定基因與阿茲海默症之間的關連(最新回顧研究,詳見:Bertram & Tanzi, 2012)。因此,從某個角度來看,我們或許也可以說這些特定基因的帶原者(carrier)他們的認知老化歷程可能本來就跟非帶原者會很不一樣,他們隨著年齡堆積的有害物質會使得特定的認知功能出現劇烈的衰退症狀;另一方面,非帶原者的腦部老化過程則較平緩與廣泛,但仍會比年輕時顯著地退化。也可以說,若只把老化看作症狀會受到基因與環境等種種因素調控的一種疾病,那麼就不會有正常與不正常老化的區別了,只有病徵與病程的差別。

但把正常老化過程與阿茲海默症這樣有失能症狀的老化過程混作一談,這樣的說法其實不堪一擊。以上的說法是把認知老化這個過程化約到細胞分子層次、完全不談環境因素,且只以一種細胞運作機制來談老化的過程。事實上,在我們身體裡有上百億個細胞,並非每個細胞的構成與運作機制都是一模一樣的。光是腦部的細胞與神經元結構就非常的複雜,而且彼此之間互動緊密,更重要的是,在腦中某塊細胞或某部分神經元出現衰退的狀況時,其他神經組織並非束手無策任其發生,而是會出現補償的作用。最廣為人知的即為腦中風病人復健後可恢復某些運動或認知功能的現象。在老化的過程中,腦部的神經元也會互相支援因日常生活各種原因出現的神經元損傷,使我們能夠繼續執行日常生活的各種任務。

生化科技有可能使人類達到接近永生的境界?(圖片來源:rileyroxx/Flickr)

Grady (2012)回顧了近年的腦部照影研究,他總結出老化後的大腦會出現與年輕人幾種不同的運作模式,其中包含:廣泛性的較高活動程度、對不同任務間的選擇性下降(dedifferentiation)、以及功能連結(Functional connectivity)的改變。首先,廣泛性的高活動程度是指,老人的腦部在進行各種認知測驗時,整體的活動量會比年輕人高。過去的研究者認為這是補償性活動(Compensatory activity),也就是說以較高的活動量來彌補個別腦區功能下降的問題。然而其他研究者也提出,這個補償性的高活動量並不一定會讓老人在認知作業上的表現較好,因此,目前對於此現象的成因機制尚沒有明確的定論。此外,過去研究也發現老人在不同類型的認知作業之間,使用的腦區沒有像年輕人那樣有清楚的區別。也就是說,原本不同腦區負責不同認知功能的對應模式會隨著歲月逐漸模糊。另外,過去的研究也發現,老人與年輕人在做同一個認知作業的時候,所展現出的功能連結模式不太相同。也就是說,腦區與腦區間的連結模式有所改變。

對於以上幾種不同的腦部活動模式改變,研究者們提出了許多可能的解釋。基本上都是以補償作用為主的假設。也就是說,雖然在生理上,老人的腦部會出現衰退的現象,但在執行日常生活各種事務時,腦區之間的連結模式、廣泛性的活動量也會增加以支援衰退的部位。因此,雖然歲月會讓我們某些細胞出現不可逆的傷害與死亡,但我們腦中的細胞並不是全部都束手無策的。就像人類社會的互惠行為,神經細胞們也會依賴著彼此的支援繼續在我們的日常生活中扮演各樣的角色。

如de Grey所指出的,不久的將來,生化科技將使人類達到接近永生的境界。雖然現在的科技還沒達到這樣的水準,但靠著我們腦中這些小細胞的互助合作,相信我們很有可能可以活到見證人類長生不老的那一天。到時候,永生是好或壞、是基本人權或是個人選擇,就是我們每個人都必須深入思索的問題了。

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參考資料

http://www.ted.com/talks/aubrey_de_grey_says_we_can_avoid_aging.html

Bertram, L., & Tanzi, R. E. (2012). The genetics of Alzheimer’s disease. Progress in Molecular Biology and Translational Science, 107, 79-100. doi: 10.1016/B978-0-12-385883-2.00008-4

Grady, C. (2012). The cognitive neuroscience of ageing. Nature Reviews Neuroscience, 13(7), 491-505. doi: 10.1038/nrn3256

Yeoman, M., Scutt, G., & Faragher, R. (2012). Insights into CNS ageing from animal models of senescence. Nature Reviews Neuroscience, 13(6), 435-445. doi: 10.1038/nrn3230

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