任何在世界上移动的动物都需要知道它在哪里，从经验中学习，并记住它所学到的东西。通过进化，脊椎动物的大脑变得更大、更复杂，以满足这些需求。与此同时，另一个具有惊人相似需求的系统出现了：适应性免疫系统，它是人体防御系统的一个分支，可以识别并记住特定的入侵者。甚至她的细胞也必须找到自己的出路，学会识别威胁并记住它们。
科隆免疫肿瘤学中心的 Volker Schirrmacher 教授在一篇综述中将这两个世界结合在一起，比较了大脑和免疫系统如何处理空间定向、学习和记忆。该工作发表在《国际分子科学杂志》上。
这是关于大脑和免疫系统的两部分系列的第二部分，基于数十年的研究，其中大部分是最近的研究。在第一部分中，我们关注细胞间通讯。有趣的是，存在特定的神经免疫接口，例如颅骨的骨髓、脑淋巴膜和脉络丛。
在大脑方面，席尔马赫的评论将海马体（每个颞叶深处的弯曲结构）置于空间定向、学习和记忆的中心。它的内部和周围有专门的导航神经元，例如在特定位置发射的城市细胞和在周围环境上叠加坐标图的网格细胞，使动物能够创建心理地图。学习和记忆取决于印迹神经元（被认为可以存储经验的物理痕迹的神经细胞）以及海马体和大脑外层之间传递的信息。
免疫系统面临着不同的挑战。与大脑基本上固定的神经元网络不同，它依赖于穿过血液、淋巴和组织的细胞。对于 T 细胞（一种白细胞）来说，找到显示其匹配目标的单个细胞就像大海捞针一样。称为趋化因子的化学信使有助于形成具有正确受体的细胞所遵循的轨迹。 “免疫系统中的空间方向就像邮政编码一样，”席尔马赫解释道。 T 细胞返回到它们曾经到达目的地的位置。
在发育过程中，每个新的 T 或 B 细胞都会重新排列其部分基因，以构建独特的受体（分子传感器），并经过筛选，使其不会攻击人体自身的组织。识别发生在免疫突触处，这是两个细胞（T 细胞和树突状细胞）交换信号的紧密连接处。大脑神经元可以与其他神经元形成多达一万个突触。免疫系统的细胞间通讯能力基于突触的数量（超过十千万亿）和多样性。这也适用于大脑。大脑功能基于电信号，而免疫系统功能基于化学信号通信。
人们学习语言和音乐。 “以类似的方式，可以有意识地教育免疫系统，例如通过疫苗接种，”席尔马赫认为。就像在学校留级一样，重复接种疫苗可以增强长期免疫记忆。
记忆是最明显的相似之处。免疫反应后，只有一小部分相关细胞作为长寿命记忆细胞存活下来，其中许多细胞停留在骨髓的微环境中。当我们回忆起它们时，它们会经历一次巨大的繁殖，而神经细胞却不会这样做。除此之外，这些系统具有共同的关键特性：免疫细胞的制备反映了神经元中记忆痕迹的形成。两者都通过连接网络强化记忆，并且都对你从未遇到过的威胁保持开放的态度。 Schirrmacher 还强调，根据他的团队之前的动物工作和晚期乳腺癌的早期临床试验，骨髓记忆 T 细胞是癌症免疫治疗的一个有前途的来源。
在进化方面，席尔马赫讨论了这样的假设：一些基因的罕见变化可能有助于扩大人类的新皮质、大脑的外层和高级思维的所在地，尽管仍然缺乏真正的证据。他还认为，跳跃基因（可以在基因组内移动的遗传物质片段）可能起到了一定作用。
Schirrmacher 教授的评论将大脑和免疫系统视为伙伴，在过去 5 亿年里共同进化，以各自的方式进行交流、定向、学习和记忆。 “如果这两个系统之间没有相互的相互作用、保护和控制，生存就不可能，”他总结道。
