在去年6月份,派派曾發過一篇推文,介紹了為何有些“超級老人”的認知功能遠超同齡人。然而,這項研究中,令派派最為在意的一點,其實是學者提出了一個假設——機體發育過程中最晚成熟的部分,往往是也是最先扛不住衰老壓力的部分。
這個假設有一個名字——“last-in-first-out”(最后成熟,最先衰退),我們也可以簡稱為LIFO現象。根據這一理論,學者解釋:因為大腦白質(神經細胞的軸突部分,灰質主要是細胞體)的微結構是腦組織發育成熟得比較晚的部分,因此它的退化會比其他組織結構更早。
派派因此不由得好奇,這個LIFO理論到底是為了解釋研究發現的現象而先射箭后畫的靶,還是確有其事呢?今天就來跟著派派研究研究吧~
不止大腦,我們全身都是“LIFO”?
其實,LIFO首次被提出用來描述衰老,是2005在神經科學家Naftali Raz發表的綜述中[1]。而類似的思想,則來自1881年神經學家Théodule Ribot觀察到的記憶喪失現象——最近形成的記憶最容易遺忘[1],只不過Ribot的發現側重于記憶障礙,而非生理性衰老。
在2015年,也有一篇研究發現,那些負責整合信息、支持復雜認知功能,且發育較晚的“聯合纖維”,其隨著年齡的健康狀況(比如神經纖維的完整性、包裹神經纖維的髓鞘的好壞)下降得比那些負責傳遞基本感覺和運動信號、發育較早的“投射纖維”要明顯得多[2]:
圖注:軸向擴散率的下降通常代表神經細胞軸突的損傷;徑向擴散率的增加通常代表髓鞘損傷;部分各向異性通常代表白質纖維束的健康、完整程度。圖中可以看出,尤其在徑向擴散率和部分各向異性方面,聯合纖維(發育最晚的區域)隨著衰老的變化幅度最為明顯
這么看,LIFO理論似乎只適用于大腦?當派派將目光從神經系統中挪開后,發現LIFO其實還適用于很多地方,比如骨骼肌系統。
大家回想一下,是否長輩們在拎重物時也能走得挺穩當,但想嘗試穿針引線、扣紐扣、系鞋帶等精細動作時卻比年輕時要明顯費勁一些?因為前者由大腿、臀部這些近端的大肌肉控制,而后者則由遠端的末梢肌肉控制。
研究顯示,對于手指這類遠端肌肉而言,老年人的皮質脊髓興奮性相比年輕人要明顯降低,而近端肌肉(如肱二頭肌)的興奮性要相對保持得更久[3]:
而我們知道,肌肉的發育,也是遵循“由中軸到末梢”的順序的,軸心肌群(軀干、近端)在出生時就較為成熟了,所以嬰兒在6個月左右就能坐穩,而遠端肌群(手足)的發育相對滯后,所以嬰兒通常要9~12月大時才能初步完成手指的精細運動,握筆寫字這種更精細的操作,更是要兩歲以后才能逐步掌握。
因此,我們的肌肉系統其實也相當契合LIFO(最后成熟,最先衰退)模式。
另外,我們身體中還有一個同樣符合LIFO的重要構成——免疫系統。我們的免疫系統由先天性免疫(如巨噬細胞、NK細胞等)和適應性免疫(T細胞、B細胞)組成。
顧名思義,先天性免疫在出生時就已經“上崗”了,為我們的身體提供第一道防線,而即便到了老年,先天免疫細胞的數量也不會明顯降低,甚至一定程度上還會更加活躍(導致慢性YAN癥)。
而適應性免疫就不一樣了,它在兒童和青少年時期還在不斷增強,相比于先天免疫而言,是實打實的晚發育、晚成熟,然而,從20歲開始,培育T細胞的胸腺就開始明顯萎縮,T細胞產量銳減[4],而這也正是老年人免疫功能低下的主要原因。
圖注:CD28+T具有激活T細胞,促進其增殖和存活的功能;而CD95+T代表了具有成熟的免疫功能,但具有潛在的凋亡傾向性的T細胞
可以跨界解釋的LIFO,到底基于何種底層邏輯?
在研究LIFO的時候,派派意外地發現,LIFO理論似乎有著強大的跨界解釋力,因為它不僅只在生物學領域出現,在許多領域同樣是常見現象,比如經濟學領域,在經濟下行或者公司裁員期間,最近雇傭的員工往往是最先失業的。
這一現象在新冠疫情導致的經濟衰退期間有過許多記錄,那些在經濟擴張后期加入的新員工通常資歷較淺,相對而言處于更加邊緣的職位,所以當資源緊縮時,這一群體的失業率會急劇上升[5],這似乎同樣符合LIFO(last-in-first-out直譯就是“后進先出”)。
為何這種LIFO現象會如此普遍呢?一個比較主流的解釋是進化與發育過程的取舍:一個系統后來加入的部分,往往比早期形成的部分更加“特化”,或者說不那么“基礎”。
在進化和生物發育過程中,越核心的功能越是先發育并被穩定地遺傳下來,比如哺乳動物都存在軀干,卻并不都擁有五指。而如果深入到分子層面,遺傳信息的存儲與復制功能,更是所有生命所共享的,這種功能也幾乎不可能在衰老或者演化的過程中被淘汰。
而那些越是物種特有的能力,通常伴隨著更多的代價,比如更復雜、耗能更多、更脆弱。例如,人類的前額葉皮層在靈長類后期才開始擴展,它賦予了我們更高的認知能力,但其神經元的分化一直延續到20多歲,卻在衰老過程中更早退化[6]。
圖注:陰影區域代表前額葉皮層
這讓派派不由得聯想到,在軟件工程領域,有這樣一句經驗之談:在項目的最后階段匆忙添加的功能,最有可能在測試中首先暴露問題而失敗,因為它們沒有像系統的其他部分那樣,經歷過足夠長時間的測試和迭代來使其成熟和穩定[7]。
而另一個解釋LIFO現象的機制是“資源分配說”,系統在分配資源時,通常會優先保障核心組件,一旦資源變得緊張(這里的資源可以是能量、修復材料、預算等等),系統往往會優先維持那些最關鍵的部分,而削減那些相對不重要的部分(這與“一次性體細胞”理論不謀而合)。
例如,我們在青春期才發育成熟的生殖功能,在饑餓時會受到抑制,在大約四五十歲時則會呈指數型下降趨勢(相比于生存來說,生殖確實是不那么重要的)。
當然,LIFO現象也并不是什么放之四海皆準的鐵律,一個反例就是我們大腦中的海馬體,它作為大腦中古老的結構,并不是個體發育過程中最后成熟的,卻也容易在衰老過程中更早地萎縮[8]。
圖注:紅色部分為海馬體。海馬體的獨特之處在于,它是一個高度可塑的腦區,需要大量能量來支持學習和記憶,卻又偏偏“住在”一個血液供應和氧氣輸送相對有限的區域,這種供需不平衡使其在缺氧、缺血情況下尤其脆弱
總之,盡管LIFO并非定律,但其在許多領域的高解釋力,或許給我們提供了一個分析問題的角度——一個系統是如何構建起來的,往往影響著它會如何分崩離析。這一相對形而上的概念或許無法幫助當下的我們有效地抵抗衰老,但也能為我們提供一個有趣的視角,來理解為什么身體這座大廈,會以某些特定的順序“塌方”。
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