Cu siguranță, ați auzit adesea afirmația: „Celulele nervoase nu se recuperează”. Cu toate acestea, una dintre concepțiile greșite populare a fost respinsă recent de oamenii de știință.
La 15 octombrie 1999, revista Science a publicat un studiu realizat de Elizabeth Gould și Charles Gross, angajați ai Departamentului de Psihologie de la Universitatea Princeton. A demonstrat că creierul marilor maimuți produce câteva mii de neuroni noi pe zi de-a lungul vieții. Acest proces a fost numit neurogeneză. În același an, s-a constatat că neurogeneza se efectuează și în creierul uman. Cu toate acestea, procesul în sine a fost descoperit chiar mai devreme.
În 1965, omul de știință Dzhokhev Altman l-a descoperit în hipocampul (o parte a creierului) unui șobolan, iar 15 ani mai târziu, un angajat al Universității Rockefeller, Fernando Notteb, l-a descoperit în canari. Conform descoperirii lui Notteba, celulele nervoase ale păsărilor cântătoare se formează în „centrul vocal” al creierului lor.
Cu toate acestea, în ciuda faptului că celulele nervoase sunt restaurate, nu este de prisos să avem grijă de neuroni, deoarece, după cum știți, mor adesea în condiții de stres sever, cu leziuni, otrăviri etc. Cu toate acestea, funcția celulelor nervoase moarte este preluată de celulele vii. … Deci, o celulă nervoasă sănătoasă poate înlocui până la nouă morți.
Expresia populară „Celulele nervoase nu se recuperează” este percepută de toată lumea încă din copilărie ca un adevăr imuabil. Cu toate acestea, această axiomă nu este altceva decât un mit, iar noile date științifice îl resping.
Natura pune în creierul în curs de dezvoltare o marjă foarte mare de siguranță: în timpul embriogenezei, se formează un exces mare de neuroni. Aproape 70% dintre ei mor înainte ca copilul să se nască. Creierul uman continuă să piardă neuroni după naștere, pe tot parcursul vieții. Această moarte celulară este programată genetic. Desigur, nu numai neuronii mor, ci și alte celule ale corpului. Doar toate celelalte țesuturi au o capacitate regenerativă ridicată, adică celulele lor se divid, înlocuind morții. Procesul de regenerare este cel mai activ în celulele epiteliale și organele hematopoietice (măduva osoasă roșie). Dar există celule în care genele responsabile de reproducere prin diviziune sunt blocate. Pe lângă neuroni, aceste celule includ celule ale mușchiului cardiac. Cum reușesc oamenii să mențină inteligența până la bătrânețe,dacă celulele nervoase mor și nu sunt reînnoite?
Video promotional:
Una dintre explicațiile posibile: nu toți neuronii „funcționează” simultan în sistemul nervos, ci doar 10% din neuroni. Acest fapt este adesea citat în literatura populară și chiar științifică. A trebuit să discut în mod repetat această afirmație cu colegii mei interni și străini. Și niciunul dintre ei nu înțelege de unde a venit această figură. Orice celulă trăiește și „funcționează” în același timp. În fiecare neuron, procesele metabolice au loc tot timpul, proteinele sunt sintetizate, impulsurile nervoase sunt generate și transmise. Prin urmare, lăsând ipoteza neuronilor „în repaus”, să ne întoarcem la una dintre proprietățile sistemului nervos, și anume la plasticitatea sa excepțională.
Sensul plasticității este că funcțiile celulelor nervoase moarte sunt preluate de „colegii” lor supraviețuitori, care cresc în dimensiune și formează noi conexiuni, compensând funcțiile pierdute. Eficiența ridicată, dar nelimitată, a unei astfel de compensări poate fi ilustrată prin exemplul bolii Parkinson, în care există o moarte treptată a neuronilor. Se pare că până la moartea a aproximativ 90% din neuronii din creier, nu apar simptomele clinice ale bolii (tremurarea membrelor, limitarea mobilității, mers nesigur, demență), adică persoana arată practic sănătoasă. Aceasta înseamnă că o celulă nervoasă vie poate înlocui nouă morți.
Dar plasticitatea sistemului nervos nu este singurul mecanism care permite păstrarea inteligenței la o vârstă matură. Natura are și o rezervă - apariția de noi celule nervoase în creierul mamiferelor adulte sau neurogeneză.
Primul raport despre neurogeneză a apărut în 1962 în prestigioasa revistă științifică Science. Articolul a fost intitulat „Se formează noi neuroni în creierul mamiferelor adulte?” Autorul său, profesorul Joseph Altman de la Universitatea Purdue (SUA), cu ajutorul unui curent electric, a distrus una dintre structurile creierului șobolanului (corpul geniculat lateral) și a injectat acolo o substanță radioactivă care pătrunde în celulele nou apărute. Câteva luni mai târziu, omul de știință a descoperit noi neuroni radioactivi în talamus (o parte a creierului anterior) și în cortexul cerebral. În următorii șapte ani, Altman a publicat mai multe studii care demonstrează existența neurogenezei în creierul mamiferelor adulte. Cu toate acestea, atunci, în anii 1960, lucrarea sa a cauzat doar scepticism în rândul neurologilor, dezvoltarea lor nu a urmat.
Și doar douăzeci de ani mai târziu neurogeneza a fost „redescoperită”, dar deja în creierul păsărilor. Mulți cercetători ai păsărilor cântătoare au observat că în timpul fiecărui sezon de împerechere, masculul canar Serinus canaria cântă un cântec cu „genunchi” noi. Mai mult, el nu adoptă noi triluri de la frații săi, deoarece melodiile au fost actualizate izolat. Oamenii de știință au început să studieze în detaliu principalul centru vocal al păsărilor, situat într-o secțiune specială a creierului, și au constatat că la sfârșitul sezonului de împerechere (în canari cade în august și ianuarie), o parte semnificativă a neuronilor din centrul vocal a murit, probabil din cauza încărcării funcționale excesive … La mijlocul anilor 1980, profesorul Fernando Notteboom de la Universitatea Rockefeller (SUA) a reușit să aratecă la canarii masculi adulți procesul de neurogeneză are loc în centrul vocal în mod constant, dar numărul neuronilor formați este supus fluctuațiilor sezoniere. Vârful neurogenezei la canari apare în octombrie și martie, adică la două luni după anotimpurile de împerechere. De aceea, „biblioteca muzicală” a cântecelor canarului masculin este actualizată în mod regulat.
La sfârșitul anilor 1980, neurogeneza a fost descoperită și la amfibienii adulți în laboratorul omului de știință din Leningrad, profesorul A. L. Polenov.
De unde vin noii neuroni dacă celulele nervoase nu se divid? Sursa de noi neuroni atât la păsări, cât și la amfibieni s-a dovedit a fi celulele stem neuronale din peretele ventriculilor cerebrali. În timpul dezvoltării embrionului, din aceste celule se formează celulele sistemului nervos: neuroni și celule gliale. Dar nu toate celulele stem se transformă în celule ale sistemului nervos - unele dintre ele se „ascund” și așteaptă în aripi.
S-a demonstrat că noii neuroni apar din celulele stem ale organismului adult și din vertebratele inferioare. Cu toate acestea, a durat aproape cincisprezece ani pentru a demonstra că un proces similar are loc în sistemul nervos al mamiferelor.
Dezvoltarea neuroștiinței la începutul anilor 1990 a condus la descoperirea neuronilor „nou-născuți” în creierul șobolanilor și șoarecilor adulți. S-au găsit mai ales în părțile evolutive ale creierului: bulbii olfactivi și cortexul hipocampic, care sunt în principal responsabili de comportamentul emoțional, răspunsul la stres și reglarea funcțiilor sexuale la mamifere.
La fel ca la păsări și vertebrate inferioare, la mamifere, celulele stem neuronale sunt situate în apropierea ventriculilor laterali ai creierului. Transformarea lor în neuroni este foarte intensă. La șobolanii adulți, aproximativ 250.000 de neuroni sunt formați din celule stem pe lună, înlocuind 3% din toți neuronii din hipocamp. Durata de viață a acestor neuroni este foarte mare - până la 112 zile. Celulele stem neuronale parcurg un drum lung (aproximativ 2 cm). De asemenea, sunt capabili să migreze către bulbul olfactiv, transformându-se în neuroni acolo.
Bulbii olfactivi ai creierului mamiferelor sunt responsabili de percepția și prelucrarea primară a diferitelor mirosuri, inclusiv recunoașterea feromonilor - substanțe care în compoziția lor chimică sunt apropiate de hormonii sexuali. Comportamentul sexual la rozătoare este reglementat în primul rând de producerea de feromoni. Hipocampul este situat sub emisferele cerebrale. Funcțiile acestei structuri complexe sunt asociate cu formarea memoriei pe termen scurt, realizarea anumitor emoții și participarea la formarea comportamentului sexual. Prezența neurogenezei constante în bulbul olfactiv și hipocamp la șobolani se explică prin faptul că la rozătoare aceste structuri suportă sarcina funcțională principală. Prin urmare, celulele nervoase din ele mor adesea, ceea ce înseamnă că trebuie reînnoite.
Pentru a înțelege ce condiții influențează neurogeneza în hipocampus și bulb olfactiv, profesorul Gage de la Universitatea Salk (SUA) a construit un oraș în miniatură. Șoarecii se jucau acolo, făceau educație fizică, căutau ieșiri din labirinturi. S-a dovedit că la șoarecii „urbani”, neuroni noi au apărut într-un număr mult mai mare decât la rudele lor pasive, amestecate într-o viață de rutină într-un vivariu.
Celulele stem pot fi îndepărtate din creier și transplantate într-o altă parte a sistemului nervos, unde devin neuroni. Profesorul Gage și colegii săi au efectuat mai multe experimente similare, dintre care cel mai impresionant a fost următorul. O secțiune de țesut cerebral care conține celule stem a fost transplantată în retina distrusă a unui ochi de șobolan. (Peretele interior sensibil la lumină al ochiului are o origine "nervoasă": este format din neuroni modificați - tije și conuri. Când stratul sensibil la lumină este distrus, orbirea se instalează.) Celulele stem transplantate ale creierului s-au transformat în neuroni retinieni, procesele lor au ajuns la nervul optic, iar șobolanul și-a recăpătat vederea! Mai mult, în timpul transplantului de celule stem cerebrale într-un ochi intact, nu s-au produs transformări cu ele. Probabil, când retina este deteriorată, sunt produse unele substanțe (de exemplu,așa-numiții factori de creștere), care stimulează neurogeneza. Cu toate acestea, mecanismul exact al acestui fenomen nu este încă clar.
Oamenii de știință s-au confruntat cu sarcina de a arăta că neurogeneza apare nu numai la rozătoare, ci și la oameni. În acest scop, cercetătorii sub îndrumarea profesorului Gage au desfășurat recent o muncă senzațională. Într-una din clinicile americane de cancer, un grup de pacienți cu neoplasme maligne incurabile au luat medicamentul chimioterapeutic bromodioxiuridină. Această substanță are o proprietate importantă - capacitatea de a se acumula în celulele de diviziune ale diferitelor organe și țesuturi. Bromodioxiuridina este încorporată în ADN-ul celulei mame și este stocată în celulele fiice după divizarea celulelor mamei. Studiile patologice au arătat că neuronii care conțin bromodioxiuridină se găsesc în aproape toate părțile creierului, inclusiv în cortexul cerebral. Deci, acești neuroni au fost celule noi care au apărut din diviziunea celulelor stem. Descoperirea a confirmat necondiționat că procesul neurogenezei are loc și la adulți. Dar dacă la rozătoare neurogeneza are loc numai în hipocamp, atunci la oameni, este probabil ca aceasta să capteze zone mai extinse ale creierului, inclusiv cortexul cerebral.
Studii recente au arătat că noii neuroni din creierul adulților pot fi formați nu numai din celule stem neuronale, ci și din celule stem din sânge. Descoperirea acestui fenomen a provocat euforie în lumea științifică. Cu toate acestea, publicarea în revista „Nature” din octombrie 2003 a răcit mințile entuziaste în multe feluri. S-a dovedit că celulele stem din sânge pătrund într-adevăr în creier, dar nu se transformă în neuroni, ci se îmbină cu ele, formând celule binucleare. Apoi nucleul „vechi” al neuronului este distrus și este înlocuit cu „noul” nucleu al celulei stem din sânge. În corpul șobolanului, celulele stem din sânge fuzionează în principal cu celulele uriașe ale cerebelului - celulele Purkinje, deși acest lucru se întâmplă destul de rar: doar câteva celule îmbinate pot fi găsite în întregul cerebel. Fuziunea mai intensă a neuronilor are loc în ficat și mușchiul inimii. Nu este încă clar care este semnificația fiziologică în acest sens. Una dintre ipoteze este că celulele stem din sânge poartă cu ele un nou material genetic, care, intrând în „vechea” celulă cerebeloasă, își prelungește viața.
Deci, neuroni noi pot apărea din celulele stem chiar și în creierul adult. Acest fenomen este deja utilizat pe scară largă pentru tratamentul diferitelor boli neurodegenerative (boli însoțite de moartea neuronilor din creier). Preparatele de celule stem pentru transplant se obțin în două moduri. Prima este utilizarea celulelor stem neuronale, care sunt situate în jurul ventriculilor creierului atât la embrion, cât și la adult. A doua abordare este utilizarea celulelor stem embrionare. Aceste celule sunt situate în masa celulară internă într-un stadiu incipient de formare a embrionilor. Sunt capabili să se transforme în aproape orice celulă din corp. Cea mai mare provocare în lucrul cu celulele embrionare constă în transformarea lor în neuroni. Noile tehnologii fac posibil acest lucru.
Unele spitale din Statele Unite au format deja „biblioteci” de celule stem neuronale derivate din țesut embrionar și sunt transplantate la pacienți. Primele încercări de transplant dau rezultate pozitive, deși astăzi medicii nu pot rezolva problema principală a acestor transplanturi: multiplicarea rampantă a celulelor stem în 30-40% din cazuri duce la formarea tumorilor maligne. Până în prezent nu s-a găsit nicio abordare care să prevină acest efect secundar. Dar, în ciuda acestui fapt, transplantul de celule stem va fi, fără îndoială, una dintre principalele abordări în tratamentul bolilor neurodegenerative, precum Alzheimer și Parkinson, care au devenit flagelul țărilor dezvoltate.
Țesutul nervos este refăcut la orice vârstă - a asigurat celebrul profesor neurolog german din cadrul Universității din Göttingen Harold Huther. - La 20 de ani, procesul este intens, iar la 70 - încet. Dar merge.
Oamenii de știință au citat ca exemplu observația colegilor canadieni ai călugărițelor în vârstă - 100 de ani sau mai mult. Imagistica prin rezonanță magnetică a arătat: creierul lor este în ordine - nu există manifestări ale demenței senile.
Și totul, potrivit profesorului, se află în modul de viață și de gândire al acestor femei, care își restaurează literalmente structurile creierului și conductivitatea. Și o minune similară se întâmplă datorită faptului că călugărițele sunt modeste, au idei stabile despre structura lumii, o poziție activă de viață și se roagă, sperând să schimbe oamenii în bine.
Huther a explicat că principalul distrugător al celulelor nervoase este stresul, care suprimă și capacitatea creierului de a se regenera. Și armonia cu sine contribuie la aceasta. Și asta este sfatul profesorului în acest sens: să măsoare visele cu realitatea, să îți poți organiza viața și să nu mergi, așa cum se spune, cu fluxul, să înțelegi sensul vieții - cel puțin al tău, să ai legături sociale puternice - relații bune cu cât mai mulți oameni - în special cei apropiați.
Și mai departe. Potrivit lui Huter, nimic nu ajută la regenerarea celulelor nervoase mai mult decât o problemă pentru care o persoană a găsit o soluție. Și pentru ca problemele să nu fie prea împovărătoare, profesorul recomandă să înveți ceva. Chiar și la bătrânețe. Pentru a păstra gustul pentru viață.
Viteza cu care celulele nervoase se regenerează a fost măsurată de oamenii de știință suedezi de la Institutul Karolinska. S-a dovedit că poate ajunge la 700 de neuroni noi pe zi.
Cercetătorii au fost ajutați de … teste nucleare la sol, care au fost efectuate în anii 50 ai secolului trecut. Apoi au poluat puternic mediul cu un izotop radioactiv - carbon-14. Dar nivelul său a scăzut după ce a fost interzisă în 1963 pentru detonarea bombelor atomice în atmosferă.
Celulele nervoase ale persoanelor care au prins explozii nucleare la sol au „aspirat” izotopul în concentrație crescută. Este încorporat în firele de ADN. Oamenii de știință l-au folosit pentru așa-numita datare cu radiocarbon a țesuturilor vii. Carbon-14 a făcut posibilă determinarea vârstei celulelor. Și s-a dovedit că ele - celulele nervoase - au apărut în momente diferite. Adică, împreună cu cele vechi, s-au născut altele noi.
La fel, canadienii de la Universitatea din Toronto au arătat că celulele musculare ale inimii sunt capabile de regenerare. Pompa vie a unui bărbat de 25 de ani este capabilă să producă celule nou-născute în cantitate de până la 1 la sută pe an din greutatea organelor. Până la vârsta de 75 de ani, productivitatea „fabricii” scade la 0,45 la sută. Dar nu dispare deloc.
De ce nu ne amintim cu greu copilăria noastră?
Se pare că cercetătorii canadieni de la Laboratorul de neurobiologie de la Spitalul pentru copii bolnavi din Toronto și-au dat seama de ce majoritatea adulților nu-și amintesc ce li sa întâmplat în primii trei ani de viață.
„Nu este faptul că copiii sunt răi în a-și forma amintiri”, spune Katherine Akers, unul dintre autorii studiului. Se modelează foarte bine. Când fiica mea avea 3 ani, am dus-o la grădina zoologică. Ea a povestit în detaliu despre tot ce a văzut. Acum are 5 ani - nu-și amintește deloc că era la grădina zoologică.
Experimentele au arătat că evenimentele vechi sunt șterse din memorie. Sunt șterse în timpul nașterii de noi celule cerebrale.
Bei și devii mai inteligent?
Aceiași oameni de știință suedezi au ajuns la o concluzie uimitoare. Dacă se crede că rezultatele scandaloase ale cercetărilor lor recente, celulele nervoase noi cresc, de asemenea, din consumul regulat de alcool. Ele cresc nu doar oriunde, ci în cap - se pare că este cea mai vulnerabilă parte a corpului alcoolicilor.
Cu toate acestea, oamenii de știință sunt supărați, nu totul este atât de lipsit de nori. Alături de celule crește și pofta de alcool. În experimentele suedeze, șoarecii, și anume, au fost udați, au fost într-adevăr îmbogățiți cu celule nervoase. Dar, în același timp, au început să prefere vodca decât apa. Potrivit profesorului Stefan Brin, șeful cercetării, acest lucru explică faptul că oamenii pot trece destul de repede de la consumul moderat de alcool la alcoolul nelimitat.
