Sikkert har du ofte hørt utsagnet: "Nerveceller kommer seg ikke." Imidlertid ble denne av de populære misforståelsene nylig tilbakevist av forskere.
15. oktober 1999 publiserte tidsskriftet Science en studie av Elizabeth Gould og Charles Gross, ansatte ved Institutt for psykologi ved Princeton University. Det demonstrerte at hjernen til store aper produserer flere tusen nye nevroner per dag gjennom hele livet. Denne prosessen har blitt kalt neurogenese. Samme år ble det funnet at neurogenese også utføres i den menneskelige hjerne. Selve prosessen ble imidlertid oppdaget enda tidligere.
I 1965 oppdaget forskeren Dzhokhev Altman det i hippocampus (en del av hjernen) av en rotte, og 15 år senere oppdaget en ansatt ved Rockefeller University Fernando Notteb det på kanariene. I følge Nottebas oppdagelse danner sangfugler nerveceller i "vokalsenteret" i hjernen deres.
Til tross for at nerveceller blir gjenopprettet, er det ikke overflødig å ta vare på nerveceller, fordi de som kjent ofte dør under forhold med alvorlig stress, med skader, forgiftning etc. Funksjonen til døde nerveceller blir imidlertid overtatt av levende celler … Så en sunn nervecelle kan erstatte opptil ni døde.
Det populære uttrykket "Nerveceller gjenoppretter ikke" oppleves av alle fra barndommen som en uforanderlig sannhet. Dette aksiomet er imidlertid ikke mer enn en myte, og nye vitenskapelige data tilbakeviser det.
Naturen legger i hjernen under utvikling en veldig høy sikkerhetsmargin: under embryogenese dannes et stort overskudd av nevroner. Nesten 70% av dem dør før barnet blir født. Den menneskelige hjerne fortsetter å miste nevroner etter fødselen, gjennom hele livet. Denne celledøden er genetisk programmert. Selvfølgelig dør ikke bare nevroner, men også andre celler i kroppen. Bare alle andre vev har høy regenerativ kapasitet, det vil si at cellene deres deler seg, og erstatter de døde. Regenereringsprosessen er mest aktiv i epitelcellene og hematopoietiske organer (rød benmarg). Men det er celler der gener som er ansvarlige for reproduksjon ved deling er blokkert. I tillegg til nevroner inkluderer disse cellene hjertemuskelceller. Hvordan klarer folk å opprettholde intelligens til veldig høy alder,hvis nerveceller dør og ikke fornyes?
Kampanjevideo:
En av de mulige forklaringene: ikke alle nevroner “fungerer” samtidig i nervesystemet, men bare 10% av nevronene. Dette faktum siteres ofte i populær og til og med vitenskapelig litteratur. Jeg har flere ganger måttet diskutere denne uttalelsen med mine innenlandske og utenlandske kolleger. Og ingen av dem forstår hvor denne figuren kom fra. Enhver celle lever og "fungerer" samtidig. I hvert nevron foregår metabolske prosesser hele tiden, proteiner syntetiseres, nerveimpulser genereres og overføres. La oss derfor la hypotesen om "hvilende" nevroner gå til en av egenskapene til nervesystemet, nemlig dets eksepsjonelle plastisitet.
Betydningen av plastisitet er at funksjonene til døde nerveceller blir overtatt av deres overlevende "kolleger", som øker i størrelse og danner nye forbindelser, som kompenserer for de tapte funksjonene. Den høye, men ikke ubegrensede, effektiviteten til slik kompensasjon kan illustreres med eksemplet på Parkinsons sykdom, der det er en gradvis død av nevroner. Det viser seg at inntil omtrent 90% av nevronene i hjernen dør, vises ikke de kliniske symptomene på sykdommen (skjelving i lemmer, begrensning av mobilitet, ustø gangart, demens), det vil si at personen ser praktisk ut. Dette betyr at en levende nervecelle kan erstatte ni døde.
Men nervesystemets plastisitet er ikke den eneste mekanismen som tillater bevaring av intelligens til en moden alderdom. Naturen har også et tilbakeslag - fremveksten av nye nerveceller i hjernen til voksne pattedyr, eller neurogenese.
Den første rapporten om nevrogenese dukket opp i 1962 i det prestisjetunge vitenskapelige tidsskriftet Science. Artikkelen hadde tittelen "Formes nye nevroner i hjernen til voksne pattedyr?" Forfatteren, professor Joseph Altman fra Purdue University (USA), ødela ved hjelp av en elektrisk strøm en av strukturene i rottehjernen (den laterale genikulatkroppen) og injiserte der et radioaktivt stoff som trenger inn i de nylig fremvoksende cellene. Noen måneder senere oppdaget forskeren nye radioaktive nevroner i thalamus (en del av forhjernen) og hjernebarken. I løpet av de neste sju årene publiserte Altman flere flere studier som beviste eksistensen av nevrogenese i hjernen til voksne pattedyr. Men på 1960-tallet forårsaket hans arbeid bare skepsis blant nevrologer, deres utvikling fulgte ikke med.
Og bare tjue år senere ble neurogenese "gjenoppdaget", men allerede i hjernen til fugler. Mange sangfuglforskere har lagt merke til at den mannlige kanarifuglen Serinus canaria i løpet av hver paringssesong synger en sang med nye "knær". Dessuten adopterer han ikke nye triller fra brødrene sine, siden sangene ble oppdatert isolert. Forskere begynte å studere i detalj det viktigste vokalsenteret for fugler, som ligger i en spesiell del av hjernen, og fant ut at på slutten av paringssesongen (i kanarifuglene faller det i august og januar), døde en betydelig del av nevronene i vokalsenteret, sannsynligvis på grunn av overdreven funksjonell belastning … På midten av 1980-tallet klarte professor Fernando Notteboom fra Rockefeller University (USA) å viseat hos voksne mannlige kanarifugler skjer prosessen med neurogenese konstant i vokalsenteret, men antallet dannede nevroner er utsatt for sesongmessige svingninger. Toppen av neurogenese i kanariene skjer i oktober og mars, det vil si to måneder etter paringstiden. Derfor oppdateres "musikkbiblioteket" til sangene til den mannlige kanarien.
På slutten av 1980-tallet ble neurogenese også oppdaget hos voksne amfibier i laboratoriet til Leningrad-forskeren professor A. L. Polenov.
Hvor kommer nye nevroner fra hvis nervecellene ikke deler seg? Kilden til nye nevroner hos både fugler og amfibier viste seg å være nevronale stamceller fra hjernenes hjertekamre. Under utviklingen av embryoet er det fra disse cellene at nervesystemets celler dannes: nevroner og gliaceller. Men ikke alle stamceller blir til celler i nervesystemet - noen av dem “gjemmer seg” og venter i vingene.
Det er vist at nye nevroner oppstår fra stamceller i den voksne organismen og i nedre virveldyr. Imidlertid tok det nesten femten år å bevise at en lignende prosess skjer i pattedyrets nervesystem.
Utviklingen av nevrovitenskap tidlig på 1990-tallet førte til oppdagelsen av "nyfødte" nevroner i hjernen til voksne rotter og mus. De ble funnet hovedsakelig i de evolusjonært eldgamle delene av hjernen: olfaktoriske pærer og hippocampus cortex, som hovedsakelig er ansvarlige for emosjonell oppførsel, stressrespons og regulering av seksuelle funksjoner hos pattedyr.
Akkurat som hos fugler og nedre virveldyr, hos pattedyr, er nevronale stamceller plassert nær hjernens laterale ventrikler. Transformasjonen deres til nevroner er veldig intensiv. Hos voksne rotter dannes rundt 250 000 nevroner fra stamceller per måned, og erstatter 3% av alle nevroner i hippocampus. Levetiden til slike nevroner er veldig høy - opptil 112 dager. Neuronale stamceller beveger seg langt (ca. 2 cm). De er også i stand til å migrere til den olfaktoriske pæren og bli til nevroner der.
Olfaktoriske pærer i pattedyrhjernen er ansvarlige for oppfatningen og primærbearbeidelsen av forskjellige lukt, inkludert gjenkjenning av feromoner - stoffer som i deres kjemiske sammensetning er nær kjønnshormoner. Seksuell oppførsel hos gnagere er først og fremst regulert av produksjonen av feromoner. Hippocampus ligger under hjernehalvkulene. Funksjonene til denne komplekse strukturen er assosiert med dannelsen av korttidshukommelse, realiseringen av visse følelser og deltakelse i dannelsen av seksuell atferd. Tilstedeværelsen av konstant neurogenese i olfaktorisk pære og hippocampus hos rotter forklares med det faktum at i strukturer bærer disse strukturene den viktigste funksjonelle belastningen. Derfor dør nerveceller i dem ofte, noe som betyr at de trenger å bli fornyet.
For å forstå hvilke forhold som påvirker neurogenese i hippocampus og olfaktorisk pære, bygde professor Gage fra Salk University (USA) en miniatyrby. Musene lekte der, gjorde kroppsøving, så etter utganger fra labyrintene. Det viste seg at i "urbane" mus oppstod nye nevroner i mye større antall enn i deres passive slektninger, fast i et rutinemessig liv i et vivarium.
Stamceller kan fjernes fra hjernen og transplanteres til en annen del av nervesystemet, der de blir nevroner. Professor Gage og hans kolleger gjennomførte flere lignende eksperimenter, hvorav de mest imponerende var følgende. Et stykke hjernevev som inneholder stamceller ble transplantert i den ødelagte netthinnen i et rotteøye. (Den lysfølsomme indre veggen i øyet har en "nervøs" opprinnelse: den består av modifiserte nevroner - stenger og kjegler. Når det lysfølsomme laget ødelegges, setter blindhet seg inn.) De transplanterte hjernestamcellene ble til retinale neuroner, deres prosesser nådde synsnerven, og rotten fikk synet igjen! Videre, under transplantasjon av hjernestamceller til et intakt øye, skjedde det ingen transformasjoner med dem. Sannsynligvis, når netthinnen er skadet, produseres noen stoffer (for eksempelde såkalte vekstfaktorene), som stimulerer neurogenese. Imidlertid er den eksakte mekanismen for dette fenomenet fortsatt ikke klar.
Forskere sto overfor oppgaven med å vise at nevrogenese ikke bare forekommer hos gnagere, men også hos mennesker. For dette formål utførte forskere under ledelse av professor Gage nylig oppsiktsvekkende arbeid. På en av de amerikanske onkologiklinikkene tok en gruppe pasienter med uhelbredelige ondartede svulster det kjemoterapeutiske legemidlet bromdioksyuridin. Dette stoffet har en viktig egenskap - evnen til å akkumulere i delende celler i forskjellige organer og vev. Bromodioxyuridine er innlemmet i DNA fra morcellen og lagres i datterceller etter at mors celler har delt seg. Patologiske studier har vist at nevroner som inneholder bromdioksyuridin finnes i nesten alle deler av hjernen, inkludert hjernebarken. Så disse nevronene var nye celler som kom fra stamcelledeling. Funnet bekreftet ubetinget at prosessen med neurogenese også forekommer hos voksne. Men hvis neurogenese bare forekommer i hippocampus hos gnagere, er det sannsynlig at det kan fange mer omfattende områder av hjernen, inkludert hjernebarken, hos mennesker.
Nyere studier har vist at nye nevroner i den voksne hjernen kan dannes ikke bare fra neuronale stamceller, men fra blodstamceller. Oppdagelsen av dette fenomenet har forårsaket eufori i den vitenskapelige verden. Publikasjonen i tidsskriftet "Nature" i oktober 2003 avkjølte imidlertid entusiastiske sinn på mange måter. Det viste seg at blodstamceller faktisk trenger inn i hjernen, men de blir ikke til nerveceller, men smelter sammen med dem og danner binukleære celler. Da blir den "gamle" kjernen i nevronet ødelagt, og den erstattes av den "nye" kjernen i blodstamcellen. I rottekroppen smelter blodstamceller hovedsakelig med gigantcellene i lillehjernen - Purkinje-celler, selv om dette skjer ganske sjelden: bare noen få smeltede celler kan bli funnet i hele lillehjernen. Mer intens fusjon av nevroner forekommer i leveren og hjertemuskelen. Det er ennå ikke klart hva den fysiologiske betydningen er i dette. En av hypotesene er at blodstamceller bærer med seg nytt genetisk materiale, som, inn i den "gamle" cerebellar cellen, forlenger levetiden.
Så nye nerveceller kan oppstå fra stamceller selv i den voksne hjernen. Dette fenomenet er allerede mye brukt for behandling av forskjellige nevrodegenerative sykdommer (sykdommer ledsaget av neurons død i hjernen). Stamcellepreparater for transplantasjon oppnås på to måter. Den første er bruken av nevronale stamceller, som både i embryoet og den voksne er plassert rundt hjertekamrene. Den andre tilnærmingen er bruken av embryonale stamceller. Disse cellene er lokalisert i den indre cellemassen på et tidlig stadium av embryodannelsen. De er i stand til å transformere seg til nesten hvilken som helst celle i kroppen. Den største utfordringen i å jobbe med embryonale celler er å få dem til å transformere seg til nevroner. Ny teknologi gjør det mulig å gjøre dette.
Noen sykehus i USA har allerede dannet "biblioteker" av nevronale stamceller avledet fra embryonalt vev, og blir transplantert til pasienter. De første forsøkene på transplantasjon gir positive resultater, selv om leger i dag ikke kan løse hovedproblemet med slike transplantasjoner: den voldsomme multiplikasjonen av stamceller i 30-40% av tilfellene fører til dannelse av ondartede svulster. Så langt er det ikke funnet noen tilnærming for å forhindre denne bivirkningen. Men til tross for dette vil stamcelletransplantasjon utvilsomt være en av de viktigste tilnærmingene i behandlingen av nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers og Parkinsons, som har blitt plagen i utviklede land.
Nervevev blir gjenopprettet i alle aldre, forsikret den berømte tyske nevrologen professor ved universitetet i Göttingen Harold Huther. - Ved 20 år er prosessen intens, og 70 - sakte. Men det går.
Forskeren nevnte som et eksempel observasjonen fra de kanadiske kollegene til de eldre nonnene - 100 år eller mer. Bildebehandling av magnetisk resonans viste: hjernen deres er i orden - ingen manifestasjoner av senil demens.
Og det hele, ifølge professoren, er i veien for disse kvinnene, som bokstavelig talt gjenoppretter hjernestrukturer og ledningsevne. Og et lignende mirakel skjer på grunn av det faktum at nonnene er beskjedne, har stabile ideer om verdens struktur, en aktiv livsstilling og ber, i håp om å forandre mennesker til det bedre.
Huther forklarte at den viktigste ødeleggeren av nerveceller er stress, som også undertrykker hjernens evne til å regenerere. Og harmoni med seg selv bidrar til det. Og dette er hva professoren anbefaler i denne forbindelse: å måle drømmer med virkeligheten, å kunne organisere livet ditt, og ikke å gå, som de sier, med strømmen, å forstå meningen med livet - i det minste ditt eget, å ha sterke sosiale forbindelser - gode relasjoner med så mange mennesker - spesielt nære.
Og videre. I følge Hüter er ingenting mer gunstig for restaurering av nerveceller enn et problem som en person har funnet en løsning på. Og slik at problemene ikke blir for belastende, anbefaler professoren å lære noe. Selv i alderdommen. For å beholde smaken for livet.
Hastigheten som nerveceller regenererer seg ble målt av svenske forskere fra Karolinska Institute. Det viste seg at den kan nå 700 nye nevroner per dag.
Forskerne ble hjulpet av … grunnbaserte atomprøver, som ble utført på 50-tallet i forrige århundre. Så forurenset de miljøet sterkt med en radioaktiv isotop - karbon-14. Men nivået falt da det ble forbudt i 1963 for å detonere atombomber i atmosfæren.
Nervecellene til mennesker som har fått kjernefysiske eksplosjoner "sugde" isotopen i økt konsentrasjon. Den er innebygd i DNA-trådene. Forskere brukte den til den såkalte datering av levende vev. Carbon-14 gjorde det mulig å bestemme cellenes alder. Og det viste seg at de - nerveceller - dukket opp på forskjellige tidspunkter. Det vil si at sammen med de gamle, nye ble født.
På samme måte har kanadiere ved University of Toronto vist at hjertemuskulære celler er i stand til å regenerere. Den levende pumpen til en 25 år gammel mann er i stand til å produsere nyfødte celler i en mengde på opptil 1 prosent per år av organvekten. Etter 75 år synker produktiviteten til "fabrikken" til 0,45 prosent. Men det forsvinner ikke i det hele tatt.
Hvorfor husker vi knapt barndommen vår?
Det ser ut til at kanadiske forskere fra Neurobiology Laboratory ved Hospital for Sick Children i Toronto har forstått hvorfor de fleste voksne ikke husker hva som skjedde med dem de første tre årene av livet.
"Det er ikke slik at barn er dårlige til å danne minner," sier Katherine Akers, en av studiens forfattere. De former veldig bra. Da datteren min var 3 år tok jeg henne med i dyreparken. Hun fortalte i detalj om alt hun så. Nå er hun 5 år - hun husker ikke at hun var i dyrehagen.
Eksperimenter har vist at gamle hendelser slettes fra minnet. Er slettet under fødselen av nye hjerneceller.
Drikker og blir smartere?
De samme svenske forskerne kom til en oppsiktsvekkende konklusjon. Hvis man skal tro på de skandaløse resultatene av deres nylige forskning, vokser også nye nerveceller fra vanlig drikking. De vokser ikke bare hvor som helst, men i hodet - det ser ut til å være den mest sårbare delen av kroppen til alkoholikere.
Imidlertid opprørte forskere, ikke alt er så skyfritt. Sammen med cellene vokser også begjæret etter alkohol. I svenske eksperimenter ble mus, nemlig de ble vannet, virkelig beriket med nerveceller. Men samtidig begynte de å foretrekke vodka fremfor vann. Ifølge professor Stephen Brin, leder av forskningen, forklarer dette det faktum at folk kan gå fra moderat alkoholforbruk ganske raskt til ubegrenset drikking.
