Неизведанные тайны взрослого нейрогенеза

Наверное, каждый человек земной цивилизации знаком с понятием о том, что нервные клетки не подлежат восстановлению. Люди уже привыкли к этому утверждению и очень долго не пытались его опровергнуть. Лишь двадцать лет спустя ученые экспериментальным путем доказали ошибочность таких суждений о деятельности головного мозга.

На сегодняшний день исследователи определили зоны человеческого мозга, в которых происходит восстановление нервных клеток. Они изучили факторы, влияющие на восстановительный процесс. Но сколько еще неизведанных тайн в этой области суждено постичь человечеству…

 

К слову сказать, сдвинуть стереотип с мертвой точки оказалось весьма непростым занятием. Известно, что в начале двадцатого столетия имело место твердое убеждение в том, что утраченные нейроны в результате старения организма или полученных травм не подлежат восстановлению или, как говорит наука, нейрогенезу. Этот постулат принадлежит гениальному основоположнику нейробиологии С. Рамон-и-Кахалю. Во времена его врачебной практики не было необходимого инструмента для фиксирования малоинтенсивных постнатальных процессов, происходящих в головном мозге человека. Испанский врач Рамон-и-Кахаль пользовался огромным авторитетом. Его утверждение об отсутствии нейрогенеза подтверждал факт снижения массы мозга, результатом которого явилось   старение организма. Ученым того времени не приходило в голову задумываться над тем, что человеческий организм обладает стволовыми клетками. Немногочисленные познания о мозговой пластичности не позволили исследователям найти правильное объяснение вопросу о плавном переходе вновь образованных нервных клеток в сложную систему старых нейронов. В итоге версия о нереальности нейрогенеза у взрослых людей стала столь неопровержима и в дальнейшем породила массу споров в научных кругах. Самым первым, кто заговорил о наличии процесса восстановления нервных клеток у взрослой особи, был американский профессор Джозеф Альтман. Он использовал новейший в те времена авторадиографический способ с меченым тимидином. В шестидесятых годах прошлого века профессор вместе со своими сотрудниками опубликовал научные труды, доказывающие наличие нейрогенеза, происходящего в головном мозге взрослой крысы, морской свинки, кошки. Американский ученый высказал предположение об участии образовавшихся нейронов зрелого индивида в обучающем процессе и формировании памяти. К большому сожалению, научные труды Альтмана не убедили ученых мира отказаться от сложившегося стереотипа по поводу нейрогенеза. Американскому исследователю пришлось прекратить свою деятельность в этом направлении.

Прошло почти двадцать лет и лишь в восьмидесятых годах минувшего столетия утверждения Джозефа Альтмана дополнили ультраструктурные доказательства о возникших в мозге взрослой крысы клеток очень схожих с нервными клетками. Такое деление было замечено в мозге взрослой обезьяны. Научные доказательства нейрогенеза удалось найти знаменитому американскому биологу и практикующему врачу Майклу Каплану. Изучив его научные работы, некоторые исследователи нейробиологии усомнились в правдивости доказательств процесса восстановления нервных клеток. По их мнению, крыса не прекращает свой рост в течение всего жизненного цикла, значит, ее нельзя считать взрослой. Даже обнаруженное деление в мозгу обезьяны ученые посчитали недостаточным доказательством наличия нейрогенеза. Подобные высказывания принесли массу неприятностей и отбили охоту у Майкла Каплана заниматься решением проблемы восстановления нейронов.

Но, несмотря на барьеры и трудности, стоящие на пути ученых, признание случилось! Пожалуй, самым поворотным моментом в этой истории стала публикация научных работ американского орнитолога из Рокфеллеровского Университета Фернандо Ноттебома. Его научные труды были опубликованы в девяностых годах двадцатого века. В те времена профессор Ноттебом проводил исследования птичьего мозга канарейки. Данное исследование показало, что в мозгу канарейки, кора которого гомологична коре и гиппокампу обезьяны, помимо потери нервных клеток, образуется множество нейронов. Ученые отметили, что новые нейроны активно участвуют в образовании синапсов. Пессимисты списывали доказательства наличия нейрогенеза на специфичность птиц, однако на этот раз им не удалась попытка отрицания этого явления, как нейрогенез. Именно результаты исследований Ноттеба повлияли на сдвиг общественного мнения в пользу нейрогенеза. Научные исследования процесса восстановления нервных клеток стали более активны, когда появился синтетический аналог тимидина. Аналог такого рода легко обнаружить в тканях, нежели радиоактивный, применяемый Альтманом. Ученым удалось открыть маркеры клеток разного типа, к которым относятся: нейроны с различным уровнем зрелости, клетки глии, делимые клетки (фаза митоза).

Восстановление нейронов в мозге существенно увеличивается у беременных грызунов потому, что узнавание своих потомков очень связано с их чувством обоняния. К сожалению, еще нельзя похвастаться позитивными результатами научных работ в области нейрогенеза, происходящего в головном мозге людей. На сегодняшний день нет окончательных выводов этих исследований, часть из которых доказывает существование нейрогенеза. Другая часть сеет сомнения по поводу миграции нервных клеток в луковицы обоняния. Недавние исследования приматов показали, что образовавшиеся в     субвентрикулярной зоне нервные клетки мигрируют в полосатое тело, которое отвечает за сложнейшую двигательную реакцию и формирует условные рефлексы. С наличием повреждений полосатого тела связывают синдром Туретта, заболевания Паркинсона и Хантингтона. Исходя из этого, можно предположить, что в скором времени появится ряд научных разработок в этой области.

Процесс восстановления нейронов относится к одним из важнейших инструментов для нашего организма. У людей наиболее значимая   нейрогенная зона – зубчатая фасция гиппокампа. Она представляет часть лимбической системы, принимающей участие в деятельности функций головного мозга, которые отвечают за интеграцию и распределяют по мозгу сенсорный информационный материал, регулируют настроение и активность   организма. Являясь неотъемлемой частью круга Пейпеца, гиппокамп способен удерживать полученный информационный материал в состоянии бодрствования. Он принимает непосредственное участие в доставке информации коре больших полушарий мозга во время сна человека.

 

С помощью нейрогенеза осуществляется выполнение отдельных функций организма. Возможность их выполнения связана со специфическими характеристиками новых нейронов. Гранулярным клеткам зубчатой фасции присущ низкий порог длительной потенциации, нежели старшим. Принято считать: такая пластичность активно влияет на процесс обучения. Известно, что быстрота возникновения новых нервных клеток гиппокампа для взрослых крыс равна девяти тысячам нейронов в сутки. Множество новых нервных клеток гибнет в самом начале своего появления. Собственно, из-за этого количество интегрированных в гиппокамп новых нервных клеток в месяц составляет приблизительно двадцать пять тысяч. Это 3,3 процента от общего количества образовавшихся клеток. Мозг человека способен восстановить семьсот нейронов в день. В течение года гиппокамп обновляется всего лишь на 1,75%. Эти показатели не дают характеристики половой специфики. С течением возраста происходит снижение активности процесса. Однако стоит отметить, что качественные характеристики       предшественников остаются неизменными. Такое обстоятельство дает право на предположение, что существует некая вероятность удлинить клеточный цикл предков нервных клеток in vivo.

В нынешнее время в научной среде имеет место дискуссия по вопросу дальнейшего удела QNP (нервные предшественники, находящиеся в состоянии покоя) после деления. Если исходить из позитивной модели, то   стволовые клетки мозга имеют способность к самовозобновлению.   Асимметричное деление стволовой клетки дает новую клетку, которая дифференцируется в нейрон, а затем возвращается в спокойное состояние, способная к новой активации. Пессимистическая модель предполагает, что стволовые клетки зубчатой фасции не могут самовоспроизводиться. Эти клетки во время активации превращаются в астроциты. Есть предположение о том, использование стволовых клеток, возможно, использовать всего лишь один раз в течение всего жизненного цикла. Такое обстоятельство дает объяснение снижению темпов процесса восстановления нейронов и росту числа астроцитов.

Однако пессимистическая модель не отрицает вероятности пребывания в зубчатой фасции небольших популяций репродуктивных стволовых клеток. Степень образования нейронов в зубчатой фасции может изменяться под воздействием большого количества соответствующих факторов. При детальном рассмотрении пессимистической модели в реализации отдельных функций гиппокампа, а еще патогенеза ряда нейродегенеративных болезней, стала заметна очевидная значимость нахождения мишени для этих факторов. Возникает ряд закономерных вопросов: какое влияние оказывают различные факторы на пассивные стволовые клетки? Содействуют ли они способности потомства к выживанию или просто умножают число их делений? Любые воздействия на процесс восстановления нервных клеток делятся на позитивные и негативные факторы. К положительным факторам влияния на нейрогенез можно отнести физические тренировки, прием антидепрессантов, мелатонина, социальное взаимодействие и т. п. К негативным факторам воздействия относятся: радиоактивность, состояние стресса, прием наркотических веществ и другие, негативные для нашего мозга, вещи.

Итог влияния большинства перечисленных факторов легко предсказуем. Однако механизм их влияния необходимо тщательно изучать, чтобы выстроить точную профилактику и попытаться излечить ряд заболеваний. Особой популярностью и эффективностью пользуется положительный фактор обогащенной среды, которая включает физические упражнения. Исходя из статистических данных, пребывание в течение даже маленького отрезка времени (к примеру, месяц) в такой среде устойчиво и существенно увеличивает степень нейрогенеза, причем существует реальная возможность в пять раз увеличить уровень образования новых нейронов. Все зависит от здорового образа жизни. Современный этап научных разработок в области нейрогенеза оставляет открытой проблему влияния факторов на процессы, которые формируют репродуктивные нейроны в головном мозге человека.   Решение этой насущной проблемы позволит найти новейшие     терапевтические и нейропротекторные воздействия для поиска эффективного направления в урегулировании процесса восстановления нервных клеток в зрелом мозге человека. Основываясь на изложенных фактах, хочется сказать, что тема нейрогенеза еще довольно продолжительное время будет интересовать ученых и простых людей.

  1. Сотворивший нейробиологию: Сантьяго Рамон-и-Кахаль;
  2. Altman J. (1963). Autoradiographic investigation of cell proliferation in the brains of rats and cats. Anat. Rec145, 573–591;
  3. Gross C.G. (2009). Three before their time: neuroscientists whose ideas were ignored by their contemporaries. Exp. Brain Res192, 321–34;
  4. Eriksson P.S., Perfilieva E., Björk-Eriksson T., Alborn A.M., Nordborg C., Peterson D.A., Gage F.H. (1998). Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med4, 1313–1317;
  5. Sachs B.D. and Caron M.G. (2015). Chronic fluoxetine increases extra-hippocampal neurogenesis in adult mice. Int. J. Neuropsychopharmacol18, doi: 10.1093/ijnp/pyu029;
  6. Yuan T.-F., Liang Y.-X., So K.-F. (2014). Occurrence of new neurons in the piriform cortex. Front. Neuroanat8, 167;
  7. Shingo T., Gregg C., Enwere E., Fujikawa H., Hassam R., Geary C. et al. (2003). Pregnancy-stimulated neurogenesis in the adult female forebrain mediated by prolactin. Science299, 117–120;
  8. So K., Moriya T., Nishitani S., Takahashi H., Shinohara K. (2008). The olfactory conditioning in the early postnatal period stimulated neural stem/progenitor cells in the subventricular zone and increased neurogenesis in the olfactory bulb of rats. Neuroscience. 151, 120–128;
  9. Ernst A., Alkass K., Bernard S., Salehpour M., Perl S., Tisdale J. et al. (2014). Neurogenesis in the striatum of the adult human brain. Cell156, 1072–1083;
  10. Deng W., Aimone J.B., Gage F.H. (2010). New neurons and new memories: how does adult hippocampal neurogenesis affect learning and memory? Nat. Rev. Neurosci11, 339–350;
  11. Lledo P.-M., Alonso M., Grubb M.S. (2006). Adult neurogenesis and functional plasticity in neuronal circuits. Nat. Rev. Neurosci7, 179–193;
  12. Cameron H.A. and McKay R.D. (2001). Adult neurogenesis produces a large pool of new granule cells in the dentate gyrus. J. Comp. Neurol. 435 (4), 406–417;
  13. Spalding K.L., Bergmann O., Alkass K., Bernard S., Salehpour M., Huttner H.B. et al. (2013). Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans. Cell. 153 (6), 1219–1227;
  14. Goldman S.A., Kirschenbaum B., Harrison-Restelli C., Thaler H.T. (1997). Neuronal precursors of the adult rat subependymal zone persist into senescence, with no decline in spatial extent or response to BDNFJ. Neurobiol. 32 (6), 554–566;
  15. Encinas J.M., Michurina T.V., Peunova N., Park J.H., Tordo J., Peterson D.A. et al. (2011). Division-coupled astrocytic differentiation and age-related depletion of neural stem cells in the adult hippocampus. Cell Stem Cell8, 566–579;
  16. Kempermann G. (2011). The pessimist’s and optimist’s views of adult neurogenesis. Cell145 (7), 1009–1011;
  17. Van Praag H., Kempermann G., Gage F.H. (2000). Neural consequences of environmental enrichment. Nat. Rev. Neurosci1, 191–198..

Что Вы думаете об этом? Поделитесь с нами, пожалуйста

Comment

This post doesn't have any comment. Be the first one!

hide comments
Share
...
Back

Your cart

0

Корзина пуста.

Total
0.00$
Checkout
Empty

This is a unique website which will require a more modern browser to work!

Please upgrade today!