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用骨头去记忆

我们往往认为骨骼只是撑在身体内部的白色干木棍似的东西,但实际上骨骼是鲜活的身体组织,一直都在生长也一直都在分解,默默调节着那些施加在骨骼上——或者并没有直接施加在骨头上的压力。我们之所以知道这些,是因为我们发现,那些不需要为了保持直立和运动而持续对抗地心引力的人们,比如宇航员和长期卧床者的骨量都会快速下降:分解多余骨骼的细胞会比生长和修复骨骼的细胞工作得更起劲儿。很多人不知道,其实骨骼生长不足也会影响大脑。有研究发现,骨质疏松症患者的骨量流失后,其认知能力下降的风险就会增加。 4 宇航员们在太空中经过一段时间后似乎也会出现短期的认知问题,长期卧床休养的人也是如此。

现在人们逐渐意识到,这两件事是由一个奇怪而让人惊讶的事实紧密联系在一起的:我们的骨骼在不断地与大脑对话,而它们对话的内容很大程度取决于我们让骨骼顶着重压移动了多远。

为了搞清楚更多的事实,我安排了与埃里克·坎德尔(Eric Kandel)的见面,他是神经科学界真正的大人物,曾获得过2000年的诺贝尔生理学或医学奖项,那是为了表彰其发现了大脑存储记忆的分子基础领域的部分工作。

当我们在2019年那个晴朗的秋日于纽约会面时,他距离自己的90岁生日还有一周时间。他仍然对记忆研究充满兴趣,但考虑到老人家年事已高,所以大家可能也不会意外,坎德尔先生已将自己的研究重心转向了如何在晚年生活里保持良好的记忆力。从我观察到的来看,他本人在这方面的研究似乎进展得挺顺利。他每周仍会到哥伦比亚大学位于西哈勒姆区的杰尔姆·L.格林(Jerome L.Greene)科学中心工作五天,那是一座新落成的洒满阳光的建筑,而且他大部分日子都是从家走路2.5英里去实验室的。他对科学仍然保持着和以往一样高涨的热情,并且迫不及待地和我分享了他最近对于运动和记忆的关联性研究。

“我喜欢走很多路,”他告诉我,“我还读了很多关于走路的书,之后发现了这样一个事实,就是骨骼是一种内分泌腺,可以释放出一种叫作骨钙蛋白的激素。我在一些实验中将骨钙蛋白注入实验动物体内,(结果发现)这种激素增强了记忆力,也增强了各种智力功能。然后我说,哇,这可太棒了。我总算没浪费时间。”

老先生所看书籍的作者,也是哥伦比亚大学的另一位科学家杰勒德·卡尔桑蒂(Gerard Karsenty),他就在从这座建筑物往北几英里远的遗传学与发展学部工作,他从20世纪90年代就开始研究骨骼遗传学了,试图弄明白为什么骨骼要积累钙质,以及为什么骨骼是硬的,而别的身体组织都是软的。那时主要的研究对象就是骨钙蛋白基因,这是一种只能从造骨细胞中释放出来的蛋白质——造骨细胞就是负责生成新骨骼的细胞。既然骨钙蛋白是在骨骼新生过程中被释放出来的,那么它很可能就有使身体骨骼更强壮的作用。

事实上,当我到达卡尔桑蒂的办公室想探寻更多原委时,他却告诉我骨钙蛋白啥也没干。“我本来还想着自己能揭开骨骼钙化过程的秘密呢”,他回忆着自己年轻气盛时的野心勃勃,看上去又渴望又可笑,“结果你猜怎么着?人家骨骼压根就不在乎有没有骨钙蛋白。”

卡尔桑蒂甚至动用电子显微镜对那些采用基因工程人为造成先天缺乏骨钙蛋白的小鼠骨架进行观测,结果也一样,那些小白鼠完全健康。但他很快又发现,它们也没有那么健康。开始时,小白鼠们表现出了不同寻常的温顺:被处置时不想着逃跑,被抓到时也不想着扑咬,好像就只是坐在那里对世事变幻淡然处之。然而与普通老鼠相比,尽管这些小白鼠在外表上显得好像很“佛系”,但其实却存在更多的焦虑行为,它们更有可能躲在犄角旮旯而不是像一只真正的老鼠那样去探索新领地。

在给老鼠做的记忆力黄金标准测试中,这些小白鼠也都不及格。记忆力黄金标准测试也叫莫里斯水迷宫测试(Morris water maze),科学家会先训练老鼠在深水池里找到一处水下平台,等到老鼠学会了每次都能找到平台的技能后,就把测试中的水换成不透明的深颜色水,以此来测试老鼠们是否记得安全抵达平台的路径。研究发现健康的老鼠都可以轻松完成,但缺失骨钙蛋白的老鼠就会无从下手,只能毫无目的地在水池里一圈圈打转。而当卡尔桑蒂将骨钙蛋白注射进小白鼠的血液后,所有这些问题就消失了,它们变得和普通老鼠一样聪明伶俐了。

卡尔桑蒂在实验室中进行了20年的研究告诉我们,骨钙蛋白是在骨骼生成时释放出来的,但并不是要使我们的身体更强壮,而是要在血液流动时将信息传递给大脑。它通过海马体中专门的受体完成信息传递,海马体是负责记忆的脑区,尤其是负责空间记忆。如果没有骨钙蛋白,就不会产生信息传递,至少对小白鼠而言是这样,海马体和其他脑区最终就会变得比正常情况更小,联结也更少。

显然,老鼠不是人类,但卡尔桑蒂相信这些实验结果同样适用于人类。“骨骼是人类进化过程中最晚出现的器官之一,所以没有什么是只在老鼠骨骼中存在但人类骨骼中却没保存下来的遗传基因,这样看来,我们在老鼠实验中看到的不太可能是误导。”他说。

目前只有很少几个研究是在人体上实验的,而这些研究结果都说明人在中年以后血液中的骨钙蛋白水平过低与认知测验的成绩不佳之间存在关联。一项最近的研究发现,那些患有阿尔茨海默症的病人,其骨钙蛋白的水平格外低。坎德尔和卡尔桑蒂两位都在独立开展着进一步的人类研究,卡尔桑蒂致力于研究神经退行性疾病中的骨钙蛋白水平,而坎德尔则致力于研究记忆与骨钙蛋白水平在血液循环时的变化这二者之间的关联。

对于我们当中某些年龄段的人而言,坏消息是人体血液中骨钙蛋白总量分泌的高峰期是在成年早期,然后女性从30岁开始,男性从45岁开始,分泌量就慢慢下降了。坎德尔将其看作是一种征兆,虽然让骨骼承受重量是在任何年龄段都必不可少的,但特别是从中年开始,“运动至关重要,并且随着年龄的增长,运动变得更加重要”。

一个未知因素是究竟需要多少运动量才可以真正提高你身体里的骨钙蛋白水平。就卡尔桑蒂而言,他不相信我们大多数人能完成这种挑战。“理想情况下,如果你从30岁开始每天都坚持锻炼身体,那你就会拥有更多的骨钙蛋白,但不太可能每个人都能做到这样”。此外,他还说到,骨钙蛋白这种东西只能保持几个小时的高水平,之后就会恢复成与年龄相匹配的基线水平。要想保持记忆力,他认为服用骨钙蛋白的药片可能会是一个更便捷的办法,特别是对那些不太能运动的人士们而言。

但除记忆之外还有别的。骨钙蛋白还会和肌肉对话,让肌肉释放更多燃料用于运动。事实上,骨钙蛋白就很像是一个多功能的激素,它会告诉身体是时候一边思考一边运动了——有更多证据表明人类天生就是认知型运动员。“运动是一种求生功能,它既需要肌肉在奔跑时发力,也需要知道自己跑向哪里,而后者就是认知。这些功能都是相互连接的。”卡尔桑蒂说。

我们的骨骼除了进化成一副脚手架的样子外,为什么还要进化出擅长记忆和运动的特征呢?卡尔桑蒂认为这些全都是因为我们巧妙的心身策略,而这种策略之所以被发展出来是为了帮助我们逃离危险。在近期通过小白鼠所做的一系列实验中,卡尔桑蒂团队证明了骨骼中释放出骨钙蛋白是战或逃反应的一个重要部分。他们发现,当大脑识别到危险的信号时,骨钙蛋白就从骨骼中被释放到了血液里,然后通过血液循环,在给身体加速准备逃跑的同时关掉“休养生息”的那部分神经系统。 5

我们通过获取骨钙蛋白而使记忆力飙升其实也都是因为求生欲。它帮我们记住了每一次危急关头的经验教训,好在下次出现危机时所用。额外的好处就是我们可以不去体验危机过程中的恐惧情绪,而是选择让骨骼直接绷紧:至此,其在心理上的益处已经尽数体现了。

说到旁门左道,如果你想要提升骨钙蛋白的水平,其实还是有其他招数的——也不是非得要运动或是感到害怕。研究证实,年轻小白鼠的血液可以增进老年小白鼠的健康和脑力。结果2016年硅谷有一家叫Ambrosia的初创公司背离了这项研究的初衷,竟然开始售卖16~25岁青年的血液给30多岁的人,输一次血要价8000美元。 6

2016—2018年间,这家公司进行了一项内部临床追踪试验,号称追踪试验显示那些30多岁的人在输入了年轻人血液后,其血液中的癌症标志物、阿尔茨海默症标志物和炎症标志物都减少了。这些发现从未在任何科学期刊上公开发表,其追踪试验方法也广受批判,因为参加的人都要支付8000美元的费用,且并没有设置安慰剂对照组。2019年2月,美国食品和药品监督管理局发布了一则警告,反对私人公司进行血浆输注的售卖,声明说“尚无可靠研究表明年轻献血者的血浆具备临床有效性,且该操作存在安全隐患”。 7 Ambrosia公司之后暂停了该项业务,但在2019年又悄悄死灰复燃,将输入的血液改为由血库提供,而不再是由年轻的献血者供血。 8 可是血库中的血液并不能保证一定来自年轻的献血者。根据美国血库协会的数据,美国献血者的平均年龄是30~50岁,而其中有16%的献血者年龄都超过了65岁。 9

还是让我们回到科学的世界吧。如果在小白鼠身上发现的效果确实能在人类的身上实现,那么年轻人的血液中究竟含有什么神秘成分呢?这个问题仍然困扰着我们。卡尔桑蒂推测骨钙蛋白可能就是这个问题的答案——至少在小白鼠身上是正确答案。如果你把没有骨钙蛋白的血液给了年老的小白鼠,也就没有青春不老药的魔力显现出来。

那么让骨骼承重是否就能帮你在变老的时候保持记忆力和良好心情呢?如果承受重量是好事,那么通过脚踝负重或者举杠铃的方式额外增加更多承重是否会对我们更好呢?我们无法确定,但是综合来看,不向地心引力屈服是明智的决定,哪怕有一线机会,我们也要为享有一个幸福健康的晚年而奋斗,因为有越来越多的证据表明很可能真是这样。 aHowUWa/7a1vaSRkKK4VC59TYqZRZzLgAjJc3BGyFSlH7IWXl7eJzQTNvZa9VdG6

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