隨著年齡增長，人們罹患癌癥、心血管疾病以及癡呆等疾病的風險顯著上升。在全球人口老齡化加速的背景下，理解衰老這一貫穿終生的生命過程，無疑有著重要意義。

長期以來，衰老研究大多采用“快照”式的方法，對比年輕群體與老年群體的差異。這種方法雖然提供了重要信息，卻模糊了衰老在個體生命歷程中連續(xù)演變的動態(tài)過程。要真正理解衰老，理想的方式是持續(xù)觀察個體從生命起點到終點的全過程。但對于大多數(shù)脊椎動物，其漫長的壽命使得這種實驗操作難以實現(xiàn)，這也制約了對個體衰老軌跡與壽命差異的認識。

如今，由被稱作“光遺傳學之父”的斯坦福大學教授Karl Deisseroth領(lǐng)導的團隊在一項發(fā)表于《科學》雜志的研究中，通過對一種短命魚類的終生追蹤，為脊椎動物的衰老過程繪制出了一幅前所未有的“行為藍圖”。研究發(fā)現(xiàn)，個體的壽命長短，早在其中年初期就已經(jīng)在日常行為中顯露端倪。

在這項研究中，研究團隊選擇了一種壽命極短的脊椎動物——非洲青鳉魚（African turquoise killifish），作為破解上述難題的鑰匙。這種魚在實驗室中的典型壽命只有4至8個月，卻擁有復雜的神經(jīng)系統(tǒng)以及大量與其他脊椎動物相似的生物學特征，因此成為研究衰老的理想模型。

借助這一模型，研究團隊搭建了一套自動化的高清行為記錄平臺，如同為每條魚拍攝一部從青春期至死亡的“紀錄片”，以此系統(tǒng)地理解脊椎動物衰老的動態(tài)過程。

81條非洲青鳉魚從3至4周齡（相當于人類的青春期）開始，便生活在被攝像頭24小時監(jiān)控的獨立水箱中，它們的一生被轉(zhuǎn)化為數(shù)十億幀視頻畫面。借助計算機視覺和機器學習技術(shù)，研究團隊從海量數(shù)據(jù)中提取出運動姿態(tài)、速度、活動水平、休息時間等行為信息。

▲研究使用的非洲青鳉魚（圖片來源：參考資料[2]；Andrew Brodhead/Stanford University）

通過這些數(shù)據(jù)，研究人員構(gòu)建了一個高分辨率的行為圖譜。他們將魚類的運動和休息行為分解為約100種重復出現(xiàn)的基本動作單元，這些動作構(gòu)成了動物日常行為的基本“詞匯”。在此基礎(chǔ)上，研究人員得以系統(tǒng)分析行為隨年齡變化的模式，并分析這些變化是否與最終壽命相關(guān)。

當這些數(shù)據(jù)與每條魚的壽命相結(jié)合，深刻的規(guī)律開始浮現(xiàn)。分析結(jié)果顯示，即使在遺傳背景相似、生活環(huán)境高度一致的條件下，不同個體之間的衰老軌跡仍然存在明顯差異。這些長壽與短壽的魚，早在中年初期（約70至100天齡）就表現(xiàn)出了顯著的行為差異。

一個明顯的信號體現(xiàn)在睡眠模式上。壽命較短的魚不僅在夜間睡眠，白天的額外睡眠也明顯更多；而長壽的魚睡眠則主要集中在夜晚。此外，長壽的魚在白天的活動水平更高，游動更頻繁、速度更快，并且在短時間內(nèi)能進行更有力的快速運動。

研究人員將這些行為特征整合為數(shù)據(jù)集，并利用機器學習模型進行分析。僅憑個體在中年時期短短幾天的行為數(shù)據(jù)，這套模型就能相當準確地預測出其未來壽命的長短。

除了預測壽命之外，連續(xù)的行為記錄還揭示了一個關(guān)于衰老進程的驚人事實：衰老并非一個平滑、緩慢的過程。絕大多數(shù)魚的一生中，會經(jīng)歷2到6次短暫的行為轉(zhuǎn)變期，每次僅持續(xù)數(shù)天；在這些短暫的轉(zhuǎn)變之后，會迎來一段持續(xù)數(shù)周相對穩(wěn)定的行為狀態(tài)。這一結(jié)果提示，在這種脊椎動物中，衰老過程可能并不是連續(xù)平滑的變化，而是由一系列相對穩(wěn)定的生命階段依次構(gòu)成。

▲研究揭示了與衰老相關(guān)的行為特征以及一生的衰老階段（圖片來源：參考資料[1]）

為了進一步理解這些行為差異對應(yīng)的體內(nèi)生物學變化，研究人員還在行為能夠預測壽命的中年時期，對比分析了這些個體多個器官的基因表達譜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預計壽命較長的個體在核糖體相關(guān)和代謝通路上表現(xiàn)出明顯的轉(zhuǎn)錄變化，而一些常見的衰老相關(guān)通路并未出現(xiàn)類似差異。這表明，行為變化可能與特定分子過程的調(diào)控相伴發(fā)生。

總體而言，這項研究建立了一種能夠從青春期到死亡連續(xù)記錄行為的技術(shù)平臺，使研究人員得以在單個脊椎動物的一生中系統(tǒng)觀察衰老過程。研究結(jié)果表明，動物行為可用于反映衰老狀態(tài)，并揭示個體之間不同的衰老軌跡。論文作者指出，隨著可穿戴設(shè)備和人體長期追蹤技術(shù)的興起，未來的研究將探索類似的規(guī)律是否同樣適用于人類。

參考資料：

[1] Bedbrook et al., Lifelong behavioral screen reveals an architecture of vertebrate aging. Science (2026). DOI: 10.1126/science.aea9795

[2] Watching a lifetime in motion reveals the architecture of aging. Retrieved on Mar. 13th 2026 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1119216

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