据美国每日科学网站1月16日报道，青春期不仅是个人在社交和身体发育方面的关键阶段，也是大脑发育的重要时期。在这个阶段，规划、推理和决策等高级认知能力持续成熟。即便如此，对于大脑复杂网络在这一关键时期如何形成，科学家仍然缺乏全面了解。

大脑发育的核心是突触——神经元之间的功能性连接使信息能够在大脑中流动。几十年来，研究人员一直认为，突触的数量在儿童时期会稳步增长，然后在青春期下降。这一观点导致了广为接受的理论，即过度“突触修剪”（移除弱连接或未使用连接的过程）可能导致神经精神疾病。精神分裂症（其症状包括幻觉、妄想和思维混乱）通常被认为与这种机制有关。

日本九州大学的一个科学家团队如今发现了质疑这一长期观点的证据。在1月14日发表于《科学进展》杂志的一项研究中，研究人员发现，在青少年时期，大脑并非简单地消除神经元连接，而是在这一发育阶段在神经元的特定区域形成新的、紧密排列的突触簇。

“我们最初并没有打算研究脑部疾病，”九州大学医学部教授今井猛说，“在2016年开发出一种用于突触分析的高分辨率工具后，我们出于好奇对小鼠的大脑皮层进行了研究。除了欣赏神经元结构的精妙之处，我们还惊喜地发现了一个此前未知的高密度树突棘‘热点’，树突棘是树突上形成兴奋性突触的微小突起。”

大脑皮层由六层组成，它们协同工作形成高度复杂的神经回路。今井教授及其同事重点研究了第五层的神经元，这些神经元收集来自多个来源的信息，并将信号作为皮层的最终输出向外传递。由于这一作用，这些神经元充当了大脑信息处理方式的中央控制点。

为了详细研究这些细胞，研究团队使用了SeeDB2（今井团队开发的组织透明化试剂）以及超高分辨率显微镜。这种组合使研究人员能够观察透明的脑组织，并首次绘制出整个第五层神经元的树突棘分布图。

详细的绘制揭示了一种意想不到的模式。树突的一个特定区域包含异常密集的树突棘，形成了研究人员所称的“热点”。进一步分析表明，这个热点在年幼时期并不存在，而是在青春期出现的。

为了确定这种变化发生的时间，研究团队追踪了多个发育阶段的树突棘分布情况。在断奶前的两周龄小鼠中，树突棘在神经元上分布相对均匀。在出生后三到八周之间（这一时期涵盖了幼儿期到青春期），顶树突某一特定区域的棘突密度急剧增加。随着时间的推移，这种局部生长最终形成了一个密集的突触热点。

今井说：“这些发现表明，目前公认的‘青少年时期突触修剪’假说需要重新审视。”

这项发现或许还有助于解释某些脑部疾病的发生机制。该研究的第一作者、九州大学医学研究生院的研究生江头谅说：“虽然‘突触修剪’广泛发生于整个树突，但在青少年皮层发育过程中，突触的形成也会发生在特定的树突区域。这一过程中的紊乱可能至少是某些类型精神分裂症的关键因素。”（编译/王笛青）