本文目的是要阐明衰老时脑的改变，这些改变在正常和异常的衰老体内可能引起某些功能的改变。

动脉硬化和血流

动脉硬化在老年人中普遍存在，而且常常影响脑血管。其实动脉硬化绝不是正常的衰老，而且也不是老年痴呆的原因。可以用各种方法计算脑的血流。已经充分证明，在老年脑内血液供应减少，而老年痴呆病人脑中进一步减少。较低的血流供应是否就是大脑皱缩的原因？这个问题还在争论之中。但是，正常的脑常常能够调节自身的血液供应，当代谢需求较低时，血液供应也较少，比如痴呆时。现在研究这种生理现象的大部分学者已经信服于这个观点，即衰老时大脑半球血流的减少是脑萎缩造成的结果。

脑的大小

随着年龄增长，人脑以很慢的速度萎缩着。在正常的一生中，脑减少重量最大约10 ~ 20%。

最近，一些英国学者使用计算机图像分析法显示出从20岁至50岁表层灰质的减少快于下层的白质，而灰质/白质（全脑）之比的变化速率在20岁时为1.28，在50岁达到最小为1.13。以后，白质比灰质丢失得多，到了100岁灰/白变化速率上升到1.55？较深部位的灰质，如丘脑、基底神经节似乎收缩的较少，但还没有人认真计算过。在衰老过程中，小脑也有些缩小，也失去一些白质和灰质，脊髓也是如此。

神经元的丢失

如前所述，老年脑的重量比年轻脑减少了10% ~ 12%。假设脑重逐渐减少的主要原因是神经元的丢失。但不是所有部分都同样表现如此，一些数据表明某些种类的动物衰老时根本不经历这种变化。已经证明人类脑干存在着一些神经元的机能群，包括脑干中的前庭核（脑对姿势的感觉区域）终生保持恒定的细胞数目，还发现下橄榄核也有同样耐久性的细胞。下橄榄核是菱脑的另一大群神经元，与小脑相连参与复杂运动机能，蓝斑是一群非常重要的小色素神经细胞，位于第四脑室上部的底部。此外，这个核的确丢失细胞，年轻时蓝斑的细胞为18，000个，到老年大约为12，000个。这一细胞群广泛地与脑相连，在睡眠和其他功能方面有重要的作用。

人类的新皮层，即大脑半球上覆盖的灰色皮层，到50岁以后进行着卑著地丢失。据报道仅仅50%的神经元到了90岁仍保持在原来的脑区。神经元丢失最多发生在二和四层的小神经元——典型六层皮层中的内外颗粒层。进一步，他又指出额叶和上颞叶区神经细胞丢失最多。这二个区也是萎缩出现最大的地方。

最近，许多其它实验室用电子计算机和半自动电视扫描器有力地证实了以上的数据。

我们给出了正常衰老时神经元丢失的数据之后，现在可以回到白质和灰质随机能衰老而变化的速率问题上来了。有人提出50岁以前是一些小神经元首先丢失，用以解释这个问题。这些小细胞在灰质里并不伸出轴突进入白质，所以在早期的几十岁里，皮层的收缩大于白质，灰/白速率也较低。以后主要是一些大细胞死亡，这些细胞的髓鞘伸入白质，因为它们组成了比细胞大的神经束，当细胞死亡后，轴突和髓鞘也死亡了，所以白质比灰质缩小快得多，灰/白速率也升高了。关于皮层细胞数目的较老数据与细胞丢失的假设模型无关，但是用扫描装置所进行的其他分析可能进一步确定已经提出的观点——皮层细胞具有不同的感受性。

突起、突触和介质

最近几个调查组证明在衰老的大脑皮层，神经树突萎缩。正常的树突执行神经指令，从细胞体进入邻近组织的纤维分叉形成网络，接受来自其他细胞的突触，神经突起的丢失也进一步导致了单位长度树突上留存棘突数目的下降。棘突是树突杆上很小的突起，它们通过轴树突的突触接受来自邻近的轴突末梢的传入信号。人们认为位于皮层三层和五层特别与众不同的水平突起基本包括接纳与周围神经形成联系的皮质间回路。还有人提出水平突起束是中枢神经程序的仓库。那么破坏这种结构，肯定对大脑的机能造成极大的影响。

最近，对来自正常衰老和衰老病人尸体解剖的脑组织进行了化学分析，发现与神经介质有关的酶有很大意义的变态。介质是激活各种突触的媒介，所以它们在保障神经系统的功能方面是最基本的，一些调查者已经发现，分析衰老病人的切片。其中与胆碱能介质有关的酶显著减少，其他化学家强调指出与儿茶酚胺和γ氨基丁酸介质有关的酶具有明显的年龄改变。所有这些变化可能与突触的丢失密切相关。突触损伤的原因是什么仍是尚存的问题。人们不仅注意到在老人脑内发生了树突和棘突密度的改变，而且在某些种类的动物身上也发现了类似情况。可能由于神经细胞发生衰老变化，使得保持复杂树突所必须的新陈代谢下降。也许有一个细胞运输机制的溃变。这个运输机制是从细胞体向远端末梢运输新合成的物质。这个观点是十分可信的。或者说有一种物质例如存在于血液或脑脊液的抗体和毒素损伤了细胞和突起。

脂褐质

在大多数衰老的神经胞浆中可以找到一些黄色的，不溶解的，呈粗颗粒状的物质。这就是脂褐质。但有些脑区的神经元根本无脂褐质沉积。脂褐质是膜围成的圆凸形颗粒，由大量的氧化类脂复合物，高交键和高聚合的蛋白质以及不饱和肽组成。它们还含有锌和铁。这些成分没有什么可探索的意义，有意义的是水解酶的数量，例如磷酸酶。脂褐质是不能降解的大分子废物，部分来自细胞膜和其它细胞成分的破溃。脂褐质最后在某些神经细胞里显得十分引人注目。而且占据了细胞质的大量容积，取代了相当数量的细胞器。已经统计，在神经细胞里合成蛋白质的机构——粗面内质网的减少与脂褐质容量的增多相平行。尽管根据这个统计产生了许多假设，认为脂褐质是造成细胞功能失调和死亡的主要因素，但是从未得到直接的证明。

神经原纤维的缠结和神经质斑

本世纪初，发现衰老脑有两个特殊的细微反常；神经原纤维缠结和衰老斑或神经炎斑。大多数观察者很快地接受了这二种诊断。至少认为这是精神缺陷的部分原因。近几年，关于缠结和斑伴有老年脑其他结构和化学损伤的证据与日俱增。已经能够如此快速地发现和圆满地说明正常年长人的某些功能变化和衰老人较大程度的功能变化了。反过来这些认识又与精神病人外观的主要变化相一致。随着改变个性和情绪的许多药物不断发展，在很大程度上使心理机能的器官基础的说法得以承认。

无论如何缠结和斑是Alzheimer氏病（早老性痴呆）的特点。在缠结和斑的病例中，有50%以上的人患老年痴呆病。将含有神经原纤维缠结的脑组织染色、在光学显微镜下可见神经原纤维缠结是不正常的纤维材料团块，在神经细胞胞浆中占据了很大的空间。还发现正常人60岁以后缠结成比例地增多，到80岁后几乎最多。到目前为止，仅在人类发现了这类损伤。当老化时，在大脑凸状突起皮层很少存在缠结，但它们常常不很多地出现于海马（与记忆过程有关）。衰老斑也出现在皮层和海马，但在正常的年长人出现甚少。这类斑不像缠结那样占据着细胞体。

最近认识到斑和缠结出现的意义，机能上年长的人出现得较少，而在衰老人则出现较多。它们似乎与精神缺陷有着直接的比例关系。

电子显微镜证明神经原纤维的缠结是由细胞内神经纤维数目异常造成的。成年神经元内有二种类型的纤维，一种24 nm宽，是由叫做微管的蛋白组成的中空神经管。另一种10 nm宽，主要成分是叫做微丝的蛋白质。分子量是500，000道尔顿。两种结构都有侧臂，这些侧臂可能代表高分子类的组成部分。形成缠结的神经原纤维表现为双股螺旋。

这些呈双螺旋的微丝（PHF）独特的膜类似于正常的神经微丝。但失去了侧臂。PHF的分子重量和肽的构成也相似于正常的微丝，但是，还需要进一步完善的临床检查。如果组成PHF的蛋白质的确不同于正常的蛋白质，那么调查者必须找出造成失常的机制。另一方面，如果这是一种新的蛋白质，那么研究工作应该直接转向病毒的影响或者基因的消抑制作用。因为只有新的遗传信息或活动肯定进入了细胞，才可能产生新的蛋白质。

另个一与缠结有关的化学发现可能具有重大意义，在分析Alzheimer氏病和老年痴呆的脑组织时，发现铝的浓度异常升高。特别有趣的是我们把铝注入动物的脊髓，可以导致兔神经元微丝发生凝集，但是还不知道铝作用于脑可能的毒素效果。

老年斑或神经炎斑有一个不正常的中心核，位于细胞外，由淀粉状朊的纤维蛋白组成。有时相似于γ－球蛋白。围绕该核的是为数众多的异常突起成分和末梢前轴突。退化了的线粒体，薄片残余物质和螺旋丝（不同于神经原纤维缠结）膨胀了这些突起。正常情况下，线粒体是氧化代谢的场所，在这里它们的结构是异常的，但是还没有深入地分析它们的化学功能。认为残余的薄片有水介酶的活性。尽管它们是一种溶酶体，但是它们似乎来自退化的线粒体。这些异常突触的功能肯定不是正常的，但是它们结构所显示的失常可能仍是可逆的。与神经原纤维缠结不同、斑不但可见于人脑，在衰老的猴和狗脑中也可发现，而在这些动物脑内缺乏在人脑所见的那种异常成对的螺旋微丝。不同于猴和狗的衰老斑，最近用一种慢性病毒瘙痒剂处理实验用的大鼠，再经某种染色可造成实验斑。应该肯定这个实验的重要意义。但是还不能肯定斑与老年脑的确切关系。

结束语

这一章已经描述了老年脑可见的最重要的结构和化学变化。应该把引起循环障碍和部分脑坏死的动脉硬化看作是与衰老过程有关的独立问题。其它的变化，如缠结、斑，脂褐质，突起萎缩，神经元丢失，细胞外空间增加和脑的一般衰退总合起来，应该作为引起脑功能异常的原因。当这些损伤逐渐加深，很可能产生Al-zheimer类型的老年痴呆。什么原因引起这些损伤，是各地实验室努力研究的焦点。还应注意发生在脑深处下丘脑的小损伤。它的损伤可能产生诸如年长的人明显表现对重压抵抗降低，各种内分泌失调的作用。

主要的观点即改变老年人周围的社会环境。有效地，有机地改变目前如此令人忧虑的心理现象和精神障碍的神经系统。

[The Aging of Biology，第13章]