医学
认知储备是如何抵御阿尔茨海默病的
为什么脑力劳动能导致大脑更具弹性，能抵御痴呆和衰退？我们现在正在发现认知储备背后的机制，开创了增强认知储备的新途径。
如果我从前从未思考过痴呆，那么在这种状况出现在我母亲身上后，我几乎一直在思考它。奇怪的是，我直到母亲蓦然询问我们何时初次见面，才意识到她有认知衰退的问题。
我未能及时认识到她认知能力的严重下降，这既因为我有些否认这一事实，也因为她无疑在积极补偿她迅速退化的大脑损伤，在痴呆症挖出的坑洼中找到脑力的绕行之路。毕竟，她曾经这样做过。4年前中风后，她失去了阅读能力;通过坚持不懈的努力，她又重新学习了这项技能。
那么，为什么曾帮助她度过中风后遗症的适应能力，却无法抵御痴呆的病理改变呢?这也让我思考自己抵御认知衰退的弹性，以及我能做些什么来提高这种弹性。
我们已经知道将近30年，一些人的大脑即使布满阿尔茨海默病相关的斑块和其他损伤，也能正常工作。这归因于一个神秘的能力，称为认知储备。尽管证据日益充分，但要确定这个质量在大脑中的运作机制仍具有挑战性。现在，我们终于开始理解认知储备的神经基础，为可能的新的痴呆治疗开辟了道路，并提出了新的想法，即如何在老年保护我们的思维能力。事实证明，执着于学习另一种语言或每日做填字游戏可能看不到更大的图景。
什么是认知储备?
认知储备的概念起源于近30年前，当时纽约哥伦比亚大学的神经心理学家雅各布·斯特恩(Yaakov Stern)和他的同事发现，受教育时间更长或从事更具智力挑战性的职业的人，更不太可能患上阿尔茨海默病。研究人员推测，额外的智力劳动年限提供了“一种延缓疾病临床表现发作的储备”。
起初，这个概念没有被重视。“同事们嘲笑这个想法，”斯特恩说。“教育能抵消阿尔茨海默病的斑块和神经纤维缠结，这看起来非常牵强。”
斯特恩将这种能力称为“认知储备”，以将其与几年前罗伯特·卡茨曼(Robert Katzman)在加州圣地亚哥大学定义的一个相关概念“脑储备”区分开来。他对一家养老院的老年居民进行尸检，发现一些人的大脑中存在高水平的与阿尔茨海默病相关的斑块，尽管这些人的认知能力被评为养老院前20%的居民——与没有任何脑病理的人一样好，甚至更好。他得出结论，这是由于他们有更大、更重的大脑，因此有更多的神经元和“脑储备”来抵御斑块造成的损伤。
脑储备是一个结构上的质量，通过脑容积来衡量，这反映了神经元和突触的数量——突触是神经元之间传递信息的连接。
斯特恩将认知储备比作计算机的软件——一种可在我们的一生中不断升级的能力，而脑储备是硬件。
人们曾经认为脑储备具有固定的容量，但现在这种看法已经改变。不仅有证据表明我们的大脑可能在整个成年期产生新神经元，而且我们现在知道，许多事物都可以影响大脑硬件的功能。这导致人们认识到支持认知弹性的第三个支柱:大脑维护，也就是保持大脑良好状态的生活方式或环境因素。
正是认知储备、脑储备和大脑维护的结合，使一些人比其他人更成功地保持老年的思维能力。布莱顿和萨塞克斯大学的多丽娜·卡达尔(Dorina Cadar)说:“这三个方面高度相关。”
认知储备的保护作用后来被多个研究证实。例如，2020年一项研究跟踪了12，000多名50岁及以上的英国老年群体调查的参与者，作为英国老龄化纵向研究的一部分。卡达尔说，它发现“许多方面，如教育、职业类型和生活方式选择，包括休闲和社交活动”，都有助于提高认知储备水平，从而降低痴呆风险。
然而，认知储备的一个奇特之处在于，我们无法在大脑中看到它，也无法直接测量它，尽管斯特恩在确定似乎与之相关的网络方面取得了一些进展。认知储备通常使用代理指标来测量，如认知测试中的表现。通过这些和其他代理指标，我们已经发现了很多影响它的因素。
如何增加认知储备
其中一些是运气使然。例如，我们的基因在决定我们的智力方面起着很大作用，更高的智商与更高的认知储备相关。但是其他因素则更具可塑性。中老年或老年期参与更多社交活动与年老后更好的认知表现和30%至50%更低的痴呆风险密切相关。
社交是一种脑力挑战:你必须记住面孔、姓名和其他人的背景，进行交流，提问，使用幽默，并观察社交暗示，伦敦大学学院的安德鲁·索默拉德(Andrew Sommerlad)说。“同时进行的事情很多，”这会给大脑带来压力，而且它也具有减轻压力的效果。事实上，缺乏这种互动可能会使我的母亲更容易患上痴呆。她在38岁时被诊断为抑郁，有时会连续几个月与他人隔绝。
压力、肥胖和糟糕的饮食都会对我们的储备产生有害影响，因为它们引发的持续炎症可破坏大脑的许多功能。苏格兰大脑科学中心的首席执行官和创始人克雷格·里奇(Craig Ritchie)说，它“无法有效利用葡萄糖，神经活动受到干扰”。这也会加剧“炎症老化”所必然带来的慢性低水平炎症。
另一方面，一个良好的睡眠可以帮助我们的认知储备。今年早些时候的一项研究发现，我们的睡眠周期中的一种特定阶段，非快速眼动睡眠(NREM)阶段，似乎尤其重要。这可能是因为这种深度睡眠对记忆的巩固以及清除干扰健康大脑功能的毒素至关重要。
另一个或许意想不到的与认知储备相关的因素是身体活动。例如，2020年对近13万名美国成人的一项研究发现，身体不活跃者的认知衰退几乎是活跃者的两倍。这是因为运动对大脑健康的作用与社交参与类似，具有多方面效果。它支持心血管健康和脑血流——两者对大脑健康都很重要，有助于减少炎症，并提高促进海马体增大的脑源性神经营养因子的水平。运动还通过促进深层睡眠来改善记忆。
毫不奇怪，许多更明显的脑力活动也影响我们的储备。各种研究表明，使用多种语言是一种强有力的认知刺激。例如，尽管双语人士和单语人士最终患阿尔茨海默病的人数相同，但“双语人士往往能更长时间抵御这些症状。”艾奥瓦州立大学的约翰·格兰迪(John Grundy)说。
但现在别急着学习一门新语言。真正重要的是强烈的心智参与和专注于具有挑战性的活动，而不是任何具体的活动本身。例如，2015年一项研究使用功能MRI扫描比较了60至90岁美国参与者在参与为期14周的专注织 quilt 或数码摄影活动前后的大脑活动。它发现他们的大脑神经网络运作更有效率，采用更具青春活力的模式，而不参与这些活动的对照组则没有。这种效果至少持续了一年。
其他研究表明，学习和参与有助于保持脑容量并防止记忆中心萎缩。例如，2023年对60多岁至70多岁瑞士人的一项研究发现，为期6个月的音乐干预措施(无论是演奏还是倾听)改善了记忆，增加了神经可塑性和灰质容量，灰质是充满突触和神经元细胞体的脑组织(细胞体包含细胞核)。
神经可塑性
神经可塑性源于大脑重新组织自身以最有效方式完成任务的天生能力。随着你在一项事情上变得更擅长，帕梅拉·阿尔梅达·梅萨(Pamela Almeida Meza)在伦敦大学学院说，你变得更有效率，并优化了网络。认知上具有挑战性的任务加强了潜在的神经通路，并创造了替代通路，以减轻进行性大脑退行所造成的功能损失。我们过去认为神经可塑性是青春的特权。但她说，近几年的证据表明，成人期和老年期也存在神经发生，只是速度不如青春期。
索默拉德说，我们需要把认知储备看得不仅仅是教育和职业成功。它最终是一生中通过教育(研究最多的代理指标之一)以及其他事物锻炼大脑的结果，如健康的生活方式、身体活动、社交和脑力劳动。格兰迪说:“建立认知储备没有灵丹妙药。”
然而，这一切都没有解释大脑抵御痴呆的弹性神经基础。归根结底，这一切都归结于一件事:突触。
近几十年来，阿尔茨海默病与突触的丢失有明确联系，这是由于突起的树突退化所致，树突从神经元伸出，与其他神经元形成连接。树突刺激密度对信息处理、记忆和学习至关重要。一个关键见解是，即使脑组织存在阿尔茨海默病病理改变，但认知正常的人其树突刺激密度得以维持。爱丁堡大学的帕特里西奥·奥帕佐(Patricio Opazo)说:“保持突触与认知弹性抵御阿尔茨海默病高度相关。问题在于认知弹性个体是如何保护突触的。”
可能是那些突触数量初期更多的人受到痴呆症的保护。然而，阿拉巴马大学伯明翰分校的杰里米·赫斯科维茨(Jeremy Herskowitz)认为，我们的认知弹性机制是一个更动态的过程。“它在主动再生，”他说。“如果发生不良事件，如阿尔茨海默病病理的累积，那么你的大脑会重塑自身以继续正常工作。这不仅仅是你有一个更高的起点。大脑本身就有应对机制。”
一些令人着迷的新研究揭示了这种再生过程的工作原理。树突有不同的形式，包括被假设为最具可塑性的细树突——学习新事物所必需的，以及参与长期记忆保留的蘑菇状树突——一种更稳定的形式。有趣的是，细树突的数量在认知受损的阿尔茨海默病患者中降低，但在认知正常的人中维持不变，尽管存在该疾病的病理改变。
衡量我们的储备
更令人惊讶的是，发现在认知正常的人中，树突更长，赫斯科维茨说这“可能是我职业生涯中最深刻的时刻之一”。现在有很多数据表明，细树突长度的增加可提高抵抗阿尔茨海默病的弹性，他说。此外，这项研究还确定了部分在人体内调节树突密度和长度的因素，使其成为可能的治疗干预目标。
其中一个是突神经生长因子(NRN1)，这是一种由神经元分泌并在整个大脑中找到的蛋白质。NRN1似乎是认知抵御阿尔茨海默病的中间体。这来自以下证据:美国老年天主教兄弟、修女和神父组成的宗教订单研究。他们来自美国各地，同意每年进行认知测试，死后捐献大脑。当赫斯科维茨和他的同事分析了这项研究的250人时，他们发现晚年NRN1水平更高与更好的认知能力和更高的树突密度相关。“看起来这种蛋白质对神经元非常有益。它几乎像是神经元的维生素。”他说。今年早些时候，研究人员确定了另一种影响树突长度的蛋白质Twinfilin-2。
但这些因素究竟如何帮助建立认知储备呢?其想法是，刺激大脑认知过程的活动会增加NRN1等蛋白质的水平，而这又会帮助创建新的突触或保留现有的突触。“我认为这种机制的工作方式与你的肌肉和运动类似。所以，如果你一生中继续阅读和保持智力和社会参与，你会像做运动一样刺激你的头脑。”赫斯科维茨说。你的神经元固有的可塑性需要通过这种心理压力来激发，他说。“如果你不刺激你的大脑和神经元思考，那么即使没有阿尔茨海默病的影响，你也会自然地失去那些突触。”
目前还处于非常早期阶段，但赫斯科维茨设想，将来有一天，NRN1可能作为补充剂来支持大脑功能，作为当前主要专注于消除神经元斑块和蛋白纠结的阿尔茨海默病和痴呆的替代治疗方法。
其他人也同意这种观点。奥帕佐说:“我认为我们应该专注于增强大脑应对病理本身所实现的保护机制:突触补偿、修复和再生，而不是消除病理或导致病理的原因——后者取得的成果是微乎其微的，委婉地说。”
当我们的储备下降时
这对未来来说是有希望的，但我们也必须认识到认知储备的一个沉痛现实:虽然更高的储备与认知障碍发作的推迟相关，但它也往往导致病理压倒一个人时更陡峭的下降，斯特恩说。这似乎发生在我极其聪明的母亲身上，她在中风前身体非常健康，可以说英语和法语，并经常完成填字游戏。
至于我自己，我会每天尝试通过运动、社交或写这样的文章来增加一点认知储备。但我也希望我们对心理努力如何在神经元之间建立联系的新理解，有朝一日能提供新的方法来补充我的认知账户。
本文译自 New Scientist，由 BALI 编辑发布。