老人系鞋带比举重更困难?你最后发育的功能,最先被岁月夺走
发布时间:2025-04-02 17:40 浏览量:2
在去年6月份,派派曾发过一篇推文,介绍了为何有些“超级老人”的认知功能远超同龄人。然而,这项研究中,令派派最为在意的一点,其实是学者提出了一个假设——机体发育过程中最晚成熟的部分,往往是也是最先扛不住衰老压力的部分。
这个假设有一个名字——“last-in-first-out”(最后成熟,最先衰退),我们也可以简称为LIFO现象。根据这一理论,学者解释:因为大脑白质(神经细胞的轴突部分,灰质主要是细胞体)的微结构是脑组织发育成熟得比较晚的部分,因此它的退化会比其他组织结构更早。
派派因此不由得好奇,这个LIFO理论到底是为了解释研究发现的现象而先射箭后画的靶,还是确有其事呢?今天就来跟着派派研究研究吧~
不止大脑,我们全身都是“LIFO”?
其实,LIFO首次被提出用来描述衰老,是2005在神经科学家Naftali Raz发表的综述中[1]。而类似的思想,则来自1881年神经学家Théodule Ribot观察到的记忆丧失现象——最近形成的记忆最容易遗忘[1],只不过Ribot的发现侧重于记忆障碍,而非生理性衰老。
在2015年,也有一篇研究发现,那些负责整合信息、支持复杂认知功能,且发育较晚的“联合纤维”,其随着年龄的健康状况(比如神经纤维的完整性、包裹神经纤维的髓鞘的好坏)下降得比那些负责传递基本感觉和运动信号、发育较早的“投射纤维”要明显得多[2]:
图注:轴向扩散率的下降通常代表神经细胞轴突的损伤;径向扩散率的增加通常代表髓鞘损伤;部分各向异性通常代表白质纤维束的健康、完整程度。图中可以看出,尤其在径向扩散率和部分各向异性方面,联合纤维(发育最晚的区域)随着衰老的变化幅度最为明显
这么看,LIFO理论似乎只适用于大脑?当派派将目光从神经系统中挪开后,发现LIFO其实还适用于很多地方,比如骨骼肌系统。
大家回想一下,是否长辈们在拎重物时也能走得挺稳当,但想尝试穿针引线、扣纽扣、系鞋带等精细动作时却比年轻时要明显费劲一些?因为前者由大腿、臀部这些近端的大肌肉控制,而后者则由远端的末梢肌肉控制。
研究显示,对于手指这类远端肌肉而言,老年人的皮质脊髓兴奋性相比年轻人要明显降低,而近端肌肉(如肱二头肌)的兴奋性要相对保持得更久[3]:
而我们知道,肌肉的发育,也是遵循“由中轴到末梢”的顺序的,轴心肌群(躯干、近端)在出生时就较为成熟了,所以婴儿在6个月左右就能坐稳,而远端肌群(手足)的发育相对滞后,所以婴儿通常要9~12月大时才能初步完成手指的精细运动,握笔写字这种更精细的操作,更是要两岁以后才能逐步掌握。
因此,我们的肌肉系统其实也相当契合LIFO(最后成熟,最先衰退)模式。
另外,我们身体中还有一个同样符合LIFO的重要构成——免疫系统。我们的免疫系统由先天性免疫(如巨噬细胞、NK细胞等)和适应性免疫(T细胞、B细胞)组成。
顾名思义,先天性免疫在出生时就已经“上岗”了,为我们的身体提供第一道防线,而即便到了老年,先天免疫细胞的数量也不会明显降低,甚至一定程度上还会更加活跃(导致慢性YAN症)。
而适应性免疫就不一样了,它在儿童和青少年时期还在不断增强,相比于先天免疫而言,是实打实的晚发育、晚成熟,然而,从20岁开始,培育T细胞的胸腺就开始明显萎缩,T细胞产量锐减[4],而这也正是老年人免疫功能低下的主要原因。
图注:CD28+T具有激活T细胞,促进其增殖和存活的功能;而CD95+T代表了具有成熟的免疫功能,但具有潜在的凋亡倾向性的T细胞
可以跨界解释的LIFO,到底基于何种底层逻辑?
在研究LIFO的时候,派派意外地发现,LIFO理论似乎有着强大的跨界解释力,因为它不仅只在生物学领域出现,在许多领域同样是常见现象,比如经济学领域,在经济下行或者公司裁员期间,最近雇佣的员工往往是最先失业的。
这一现象在新冠疫情导致的经济衰退期间有过许多记录,那些在经济扩张后期加入的新员工通常资历较浅,相对而言处于更加边缘的职位,所以当资源紧缩时,这一群体的失业率会急剧上升[5],这似乎同样符合LIFO(last-in-first-out直译就是“后进先出”)。
为何这种LIFO现象会如此普遍呢?一个比较主流的解释是进化与发育过程的取舍:一个系统后来加入的部分,往往比早期形成的部分更加“特化”,或者说不那么“基础”。
在进化和生物发育过程中,越核心的功能越是先发育并被稳定地遗传下来,比如哺乳动物都存在躯干,却并不都拥有五指。而如果深入到分子层面,遗传信息的存储与复制功能,更是所有生命所共享的,这种功能也几乎不可能在衰老或者演化的过程中被淘汰。
而那些越是物种特有的能力,通常伴随着更多的代价,比如更复杂、耗能更多、更脆弱。例如,人类的前额叶皮层在灵长类后期才开始扩展,它赋予了我们更高的认知能力,但其神经元的分化一直延续到20多岁,却在衰老过程中更早退化[6]。
图注:阴影区域代表前额叶皮层
这让派派不由得联想到,在软件工程领域,有这样一句经验之谈:在项目的最后阶段匆忙添加的功能,最有可能在测试中首先暴露问题而失败,因为它们没有像系统的其他部分那样,经历过足够长时间的测试和迭代来使其成熟和稳定[7]。
而另一个解释LIFO现象的机制是“资源分配说”,系统在分配资源时,通常会优先保障核心组件,一旦资源变得紧张(这里的资源可以是能量、修复材料、预算等等),系统往往会优先维持那些最关键的部分,而削减那些相对不重要的部分(这与“一次性体细胞”理论不谋而合)。
例如,我们在青春期才发育成熟的生殖功能,在饥饿时会受到抑制,在大约四五十岁时则会呈指数型下降趋势(相比于生存来说,生殖确实是不那么重要的)。
当然,LIFO现象也并不是什么放之四海皆准的铁律,一个反例就是我们大脑中的海马体,它作为大脑中古老的结构,并不是个体发育过程中最后成熟的,却也容易在衰老过程中更早地萎缩[8]。
图注:红色部分为海马体。海马体的独特之处在于,它是一个高度可塑的脑区,需要大量能量来支持学习和记忆,却又偏偏“住在”一个血液供应和氧气输送相对有限的区域,这种供需不平衡使其在缺氧、缺血情况下尤其脆弱
总之,尽管LIFO并非定律,但其在许多领域的高解释力,或许给我们提供了一个分析问题的角度——一个系统是如何构建起来的,往往影响着它会如何分崩离析。这一相对形而上的概念或许无法帮助当下的我们有效地抵抗衰老,但也能为我们提供一个有趣的视角,来理解为什么身体这座大厦,会以某些特定的顺序“塌方”。
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