Be abejo, dažnai girdėjote teiginį: „Nervų ląstelės neatsistato“. Tačiau šią vieną iš populiariausių klaidingų nuomonių mokslininkai neseniai paneigė.
1999 m. Spalio 15 d. Žurnalas „Science“paskelbė Prinstono universiteto Psichologijos katedros darbuotojų Elizabeth Gould ir Charleso Grosso tyrimą. Tai parodė, kad didžiųjų beždžionių smegenys per gyvenimą gamina kelis tūkstančius naujų neuronų per dieną. Šis procesas buvo vadinamas neurogeneze. Tais pačiais metais buvo atrasta, kad neurogenezė atliekama ir žmogaus smegenyse. Tačiau pats procesas buvo atrastas dar anksčiau.
1965 m. Mokslininkas Džohevas Altmanas jį atrado žiurkės hipokampe (smegenų dalyje), o po 15 metų Rokfelerio universiteto darbuotojas Fernando Nottebas jį aptiko kanarėlėse. Pagal Nottebos atradimą, paukščių giesmininkų nervinės ląstelės susidaro jų smegenų „balso centre“.
Nepaisant to, nepaisant to, kad nervinės ląstelės yra atkurtos, rūpintis neuronais nėra nereikalinga, nes, kaip žinote, jie dažnai žūva esant stipriam stresui, patyrus traumas, apsinuodijus ir pan. … Taigi viena sveika nervų ląstelė gali pakeisti iki devynių negyvų.
Populiarią posakį „Nervų ląstelės neatsigauna“visi nuo vaikystės suvokia kaip nekintamą tiesą. Tačiau ši aksioma yra ne kas kita kaip mitas, o nauji moksliniai duomenys ją paneigia.
Gamta besivystančiose smegenyse nustato labai aukštą saugumo ribą: embriogenezės metu susidaro didelis neuronų perteklius. Beveik 70% jų miršta dar negimus vaikui. Žmogaus smegenys ir toliau praranda neuronus po gimimo, visą gyvenimą. Ši ląstelių mirtis yra užprogramuota genetiškai. Žinoma, miršta ne tik neuronai, bet ir kitos kūno ląstelės. Tik visi kiti audiniai turi didelį regeneracinį pajėgumą, tai yra, jų ląstelės dalijasi, pakeisdamos mirusiuosius. Regeneracijos procesas aktyviausias epitelio ląstelėse ir kraujodaros organuose (raudoni kaulų čiulpai). Bet yra ląstelių, kuriose blokuojami genai, atsakingi už dauginimąsi dalijantis. Be neuronų, šios ląstelės apima ir širdies raumens ląsteles. Kaip žmonėms pavyksta išlaikyti intelektą iki labai senatvės,jei nervinės ląstelės mirs ir nebus atnaujintos?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Vienas iš galimų paaiškinimų: nervų sistemoje vienu metu „dirba“ne visi neuronai, o tik 10% neuronų. Šis faktas dažnai cituojamas populiarioje ir net mokslinėje literatūroje. Man ne kartą teko aptarti šį teiginį su savo šalies ir užsienio kolegomis. Nė vienas iš jų nesupranta, iš kur atsirado ši figūra. Bet kuri ląstelė gyvena ir „dirba“vienu metu. Kiekviename neurone visą laiką vyksta medžiagų apykaitos procesai, sintetinami baltymai, generuojami ir perduodami nerviniai impulsai. Todėl palikdami „ramybės“neuronų hipotezę, pereikime prie vienos iš nervų sistemos savybių, būtent prie išskirtinio jos plastiškumo.
Plastiškumo prasmė yra ta, kad negyvų nervinių ląstelių funkcijas perima išlikę jų „kolegos“, kurie padidėja ir formuoja naujus ryšius, kompensuodami prarastas funkcijas. Didelį, bet neribotą tokios kompensacijos efektyvumą galima iliustruoti Parkinsono ligos pavyzdžiu, kuriame laipsniškai miršta neuronai. Pasirodo, kol miršta apie 90% smegenų neuronų, klinikiniai ligos simptomai (galūnių drebėjimas, judrumo ribojimas, netvirta eisena, silpnaprotystė) nepasireiškia, tai yra žmogus atrodo praktiškai sveikas. Tai reiškia, kad viena gyva nervų ląstelė gali pakeisti devynias negyvas.
Tačiau nervų sistemos plastiškumas nėra vienintelis mechanizmas, leidžiantis išsaugoti intelektą iki brandžios senatvės. Gamta taip pat turi nuosmukį - naujų nervinių ląstelių atsiradimą suaugusių žinduolių smegenyse arba neurogenezę.
Pirmoji neurogenezės ataskaita pasirodė 1962 m. Prestižiniame mokslo žurnale „Science“. Straipsnis buvo pavadintas "Ar nauji neuronai formuojasi suaugusių žinduolių smegenyse?" Jos autorius profesorius Josephas Altmanas iš Purdue universiteto (JAV), naudodamas elektros srovę, sunaikino vieną iš žiurkės smegenų struktūrų (šoninį geniculate kūną) ir ten suleido radioaktyviosios medžiagos, prasiskverbiančios į naujai atsirandančias ląsteles. Po kelių mėnesių mokslininkas atrado naujų radioaktyvių neuronų talamuse (priekinių smegenų dalis) ir smegenų žievėje. Per ateinančius septynerius metus Altmanas paskelbė dar keletą tyrimų, įrodančių neurogenezės egzistavimą suaugusių žinduolių smegenyse. Tačiau tada, 1960-aisiais, jo darbai sukėlė tik skepticizmą tarp neuromokslininkų, jų raida nebuvo sekama.
Ir tik po dvidešimties metų neurogenezė buvo „atrasta iš naujo“, bet jau paukščių smegenyse. Daugelis paukščių giesmininkų tyrinėtojų pastebėjo, kad kiekvieną poravimosi sezoną kanarėlės patinas Serinus canaria dainuoja dainą su naujais „keliais“. Be to, jis nepriima naujų triolių iš savo brolių, nes dainos buvo atnaujintos atskirai. Mokslininkai pradėjo išsamiai tirti pagrindinį paukščių vokalinį centrą, esantį specialioje smegenų dalyje, ir nustatė, kad poravimosi sezono pabaigoje (kanarijose jis patenka į rugpjūčio ir sausio mėn.), Tikriausiai dėl per didelio funkcinio krūvio, žuvo nemaža dalis balso centro neuronų … Devintojo dešimtmečio viduryje pavyko parodyti profesoriui Fernando Notteboomui iš Rokfelerio universiteto (JAV)kad suaugusių vyrų kanarijose neurogenezės procesas balso centre vyksta nuolat, tačiau susiformavusių neuronų skaičius priklauso nuo sezoninių svyravimų. Neurogenezės pikas kanarijose įvyksta spalį ir kovą, tai yra praėjus dviem mėnesiams po poravimosi sezonų. Štai kodėl kanarų vyrų dainų „muzikos biblioteka“yra reguliariai atnaujinama.
Devintojo dešimtmečio pabaigoje Leningrado mokslininko profesoriaus A. L. Polenovo laboratorijoje neurogenezė taip pat buvo atrasta suaugusiesiems varliagyviams.
Iš kur atsiranda nauji neuronai, jei nervinės ląstelės nesidalija? Paaiškėjo, kad naujų paukščių ir varliagyvių neuronų šaltinis yra neuronų kamieninės ląstelės iš smegenų skilvelių sienos. Vystantis embrionui, būtent iš šių ląstelių susidaro nervų sistemos ląstelės: neuronai ir glijos ląstelės. Tačiau ne visos kamieninės ląstelės virsta nervų sistemos ląstelėmis - kai kurios iš jų „slepiasi“ir laukia sparnais.
Įrodyta, kad nauji neuronai atsiranda iš suaugusio organizmo kamieninių ląstelių ir apatinių stuburinių gyvūnų. Tačiau prireikė beveik penkiolikos metų, norint įrodyti, kad panašus procesas vyksta ir žinduolių nervų sistemoje.
Dešimtojo dešimtmečio pradžioje vystantis neuromokslams, suaugusių žiurkių ir pelių smegenyse buvo atrasti „naujagimiai“. Jų daugiausia buvo evoliuciškai senovinėse smegenų dalyse: uoslės svogūnėliuose ir hipokampo žievėje, kurios daugiausia yra atsakingos už emocinį elgesį, reakciją į stresą ir žinduolių lytinių funkcijų reguliavimą.
Kaip ir paukščių bei apatinių stuburinių gyvūnų, taip ir žinduolių atveju, neuronų kamieninės ląstelės yra šalia smegenų šoninių skilvelių. Jų transformacija į neuronus yra labai intensyvi. Suaugusioms žiurkėms iš kamieninių ląstelių per mėnesį susidaro apie 250 000 neuronų, pakeičiančių 3% visų hipokampo neuronų. Tokių neuronų gyvenimo trukmė yra labai didelė - iki 112 dienų. Neuroninės kamieninės ląstelės keliauja ilgą kelią (apie 2 cm). Jie taip pat sugeba migruoti į uoslės lemputę, ten virsti neuronais.
Žinduolio smegenų uoslės yra atsakingos už įvairių kvapų suvokimą ir pirminį apdorojimą, įskaitant feromonų - medžiagų, kurios savo chemine sudėtimi yra artimos lytiniams hormonams, atpažinimą. Graužikų seksualinį elgesį pirmiausia reguliuoja feromonų gamyba. Hipokampas yra po smegenų pusrutuliais. Šios kompleksinės struktūros funkcijos yra susijusios su trumpalaikės atminties formavimu, tam tikrų emocijų realizavimu ir dalyvavimu formuojant seksualinį elgesį. Žiurkių uoslės svogūnėlyje ir hipokampe yra nuolatinė neurogenezė paaiškinama tuo, kad graužikams šios struktūros turi pagrindinę funkcinę apkrovą. Todėl juose esančios nervinės ląstelės dažnai žūva, o tai reiškia, kad jas reikia atnaujinti.
Profesorius Gage'as iš Salko universiteto (JAV), norėdamas suprasti, kokios sąlygos veikia hipokampo ir uoslės lemputės neurogenezę, pastatė miniatiūrinį miestą. Pelės ten žaidė, užsiėmė kūno kultūra, ieškojo išėjimų iš labirintų. Paaiškėjo, kad „miesto“pelėse naujų neuronų atsirado daug daugiau nei pasyviuose jų giminaičiuose, įklimpus į įprastą gyvenimą vivariume.
Kamienines ląsteles galima pašalinti iš smegenų ir persodinti į kitą nervų sistemos dalį, kur jos tampa neuronais. Profesorius Gage'as ir jo kolegos atliko keletą panašių eksperimentų, iš kurių įspūdingiausias buvo toks. Smegenų audinio gabalas su kamieninėmis ląstelėmis buvo persodintas į sunaikintą žiurkės akies tinklainę. (Šviesai jautri vidinė akies sienelė yra „nervinės“kilmės: ji susideda iš modifikuotų neuronų - strypų ir kūgių. Kai sunaikinamas šviesai jautrus sluoksnis, atsiranda aklumas.) Persodintos smegenų kamieninės ląstelės virto tinklainės neuronais, jų procesai pasiekė regos nervą, o žiurkė atgavo regėjimą! Be to, transplantuojant smegenų kamienines ląsteles į nepažeistą akį, jose nebuvo jokių transformacijų. Tikriausiai, kai pažeista tinklainė, susidaro kai kurios medžiagos (pavyzdžiui,vadinamieji augimo faktoriai), kurie stimuliuoja neurogenezę. Tačiau tikslus šio reiškinio mechanizmas vis dar nėra aiškus.
Mokslininkams teko užduotis parodyti, kad neurogenezė pasireiškia ne tik graužikams, bet ir žmonėms. Tuo tikslu mokslininkai, vadovaujami profesoriaus Gage'o, neseniai atliko sensacingą darbą. Vienoje iš Amerikos onkologinių klinikų grupė pacientų, sergančių nepagydomais piktybiniais navikais, vartojo chemoterapinį vaistą bromodioxyuridine. Ši medžiaga turi svarbią savybę - galimybę kauptis dalijančiose įvairių organų ir audinių ląstelėse. Bromdiooksiuridinas yra įtrauktas į motininės ląstelės DNR ir yra padalijamas motinos ląstelėse dukterinėse ląstelėse. Patologiniai tyrimai parodė, kad bromodiooksiuridino turinčių neuronų yra beveik visose smegenų dalyse, įskaitant smegenų žievę. Taigi šie neuronai buvo naujos ląstelės, atsiradusios dalijant kamienines ląsteles. Radinys besąlygiškai patvirtino, kad neurogenezės procesas vyksta ir suaugusiesiems. Bet jei graužikams neurogenezė vyksta tik hipokampe, tai žmonėms, tikėtina, kad jis gali užfiksuoti platesnes smegenų sritis, įskaitant smegenų žievę.
Naujausi tyrimai parodė, kad nauji neuronai suaugusiųjų smegenyse gali formuotis ne tik iš neuronų kamieninių ląstelių, bet ir iš kraujo kamieninių ląstelių. Šio reiškinio atradimas sukėlė euforiją mokslo pasaulyje. Tačiau 2003 m. Spalio mėn. Leidinys žurnale „Nature“daugeliu atžvilgių atvėsino entuziastingus protus. Paaiškėjo, kad kraujo kamieninės ląstelės iš tiesų prasiskverbia į smegenis, tačiau jos nevirsta neuronais, o susilieja su jais, formuodamos dvibranduoles ląsteles. Tada sunaikinamas „senasis“neurono branduolys, kurį pakeičia „naujas“kraujo kamieninių ląstelių branduolys. Žiurkės kūne kraujo kamieninės ląstelės daugiausia susilieja su milžiniškomis smegenėlių ląstelėmis - Purkinje ląstelėmis, nors tai atsitinka gana retai: visoje smegenėlėje galima rasti tik kelias susijungusias ląsteles. Intensyvesnė neuronų sintezė vyksta kepenyse ir širdies raumenyse. Kol kas neaišku, kokia yra fiziologinė prasmė. Viena iš hipotezių yra ta, kad kraujo kamieninės ląstelės turi naują genetinę medžiagą, kuri, patekusi į „seną“smegenėlių ląstelę, prailgina jos gyvenimą.
Taigi, iš kamieninių ląstelių net suaugusio žmogaus smegenyse gali atsirasti naujų neuronų. Šis reiškinys jau plačiai naudojamas gydant įvairias neurodegeneracines ligas (ligas, kurias lydi smegenų neuronų mirtis). Kamieninių ląstelių preparatai transplantacijai gaunami dviem būdais. Pirmasis yra neuroninių kamieninių ląstelių naudojimas, kuris tiek embrione, tiek suaugusiame yra aplink smegenų skilvelius. Antrasis būdas yra embrioninių kamieninių ląstelių naudojimas. Šios ląstelės yra vidinėje ląstelių masėje ankstyvoje embriono formavimosi stadijoje. Jie sugeba transformuotis į beveik bet kurią kūno ląstelę. Didžiausias iššūkis dirbant su embrioninėmis ląstelėmis yra priversti jas transformuotis į neuronus. Naujos technologijos leidžia tai padaryti.
Kai kurios JAV ligoninės jau yra sukūrusios neuronų kamieninių ląstelių, gautų iš embriono audinio, „bibliotekas“ir yra persodinamos pacientams. Pirmieji bandymai atlikti transplantaciją duoda teigiamų rezultatų, nors šiandien gydytojai negali išspręsti pagrindinės tokių transplantacijų problemos: siaučiantis kamieninių ląstelių dauginimasis 30–40% atvejų lemia piktybinių navikų susidarymą. Kol kas nerastas būdas užkirsti kelią šiam šalutiniam poveikiui. Nepaisant to, kamieninių ląstelių transplantacija neabejotinai bus vienas pagrindinių požiūrių gydant tokias neurodegeneracines ligas kaip Alzheimerio ir Parkinsono ligos, kurios tapo išsivysčiusių šalių rykšte.
Nervų audiniai atkuriami bet kuriame amžiuje, - patikino garsus vokiečių neuromokslininkas Getingeno universiteto profesorius Haroldas Hutheris. - Būdamas 20 metų, procesas yra intensyvus, o būdamas 70 metų - lėtai. Bet eina.
Mokslininkas kaip pavyzdį pateikė Kanados kolegų pastebėjimą pagyvenusias vienuoles - 100 ar daugiau metų. Magnetinio rezonanso tomografija parodė: jų smegenys tvarkingos - nėra senatvinės demencijos apraiškų.
Ir visa tai, profesoriaus nuomone, yra susijęs su šių moterų gyvenimo būdu ir mąstymu, kurios tiesiogine to žodžio prasme atstato savo smegenų struktūras ir laidumą. Ir panašus stebuklas įvyksta dėl to, kad vienuolės yra kuklios, turi stabilių idėjų apie pasaulio struktūrą, aktyvią gyvenimo poziciją ir meldžiasi, tikėdamosi pakeisti žmones į gerąją pusę.
Hutheris paaiškino, kad pagrindinis nervų ląstelių naikintojas yra stresas, kuris taip pat slopina smegenų gebėjimą atsinaujinti. Prie to prisideda darna su savimi. Ir profesorius šiuo klausimu pataria: matuoti sapnus realybe, mokėti sutvarkyti savo gyvenimą ir neiti, kaip sakoma, su srautu, suprasti gyvenimo prasmę - bent jau savo, palaikyti tvirtus socialinius ryšius - gerus santykius su kuo daugiau žmonių - ypač artimųjų.
Ir toliau. Anot Huterio, niekas nepadeda nervų ląstelių atsinaujinti, kaip tik problema, kuriai žmogus rado sprendimą. Kad problemos nebūtų per daug apsunkintos, profesorius rekomenduoja ko nors išmokti. Net senatvėje. Norėdami išlaikyti skonį visam gyvenimui.
Nervų ląstelių atsinaujinimo greitį matavo švedų mokslininkai iš Karolinska instituto. Paaiškėjo, kad per dieną jis gali pasiekti 700 naujų neuronų.
Tyrėjams padėjo … antžeminiai branduoliniai bandymai, kurie buvo atlikti praėjusio amžiaus 50-aisiais. Tada jie labai užteršė aplinką radioaktyviuoju izotopu - anglimi-14. Tačiau jo lygis nukrito po to, kai 1963 m. Buvo uždrausta detonuoti atomines bombas atmosferoje.
Žmonių, pagavusių žemės branduolinius sprogimus, nervinės ląstelės padidėjusios koncentracijos „įsiurbė“izotopą. Jis yra įdėtas į DNR sruogas. Mokslininkai jį naudojo vadinamiesiems gyvųjų audinių radionuklidų datavimams. Anglis-14 leido nustatyti ląstelių amžių. Paaiškėjo, kad jos - nervinės ląstelės - atsirado skirtingu metu. Tai yra, kartu su senais, gimė nauji.
Taip pat kanadiečiai iš Toronto universiteto parodė, kad širdies raumens ląstelės sugeba atsinaujinti. Gyvas 25 metų vyro pompa gali pagaminti naujagimių ląsteles iki 1 procento per metus nuo organo svorio. Iki 75 metų „fabriko“produktyvumas sumažėja iki 0,45 procento. Bet tai visai nedingsta.
Kodėl mes beveik neprisimename savo vaikystės?
Atrodo, kad Kanados mokslininkai iš Toronto ligonių vaikų ligoninės neurobiologijos laboratorijos išsiaiškino, kodėl dauguma suaugusiųjų neprisimena, kas jiems nutiko per pirmuosius trejus gyvenimo metus.
„Nėra taip, kad vaikai nesugeba formuoti prisiminimų“, - sako viena tyrimo autorių Katherine Akers. Jie labai gerai formuojasi. Kai dukrai buvo 3 metai, aš ją nuvežiau į zoologijos sodą. Ji išsamiai pasakojo apie viską, ką matė. Dabar jai jau 5 metai - ji visiškai neprisimena, kad buvo zoologijos sode.
Eksperimentai parodė, kad seni įvykiai ištrinami iš atminties. Ištrinamos gimus naujoms smegenų ląstelėms.
Gerti ir protingiau?
Tie patys švedų mokslininkai padarė stulbinančią išvadą. Jei galima tikėti skandalingais jų naujausių tyrimų rezultatais, reguliariai geriant, taip pat auga naujos nervinės ląstelės. Jie auga ne bet kur, bet ir galvoje - labiausiai, atrodytų, pažeidžiama alkoholikų kūno dalis.
Tačiau mokslininkai nusiminę, ne viskas taip debesuota. Kartu su ląstelėmis auga ir potraukis alkoholiui. Švedijos eksperimentų metu pelės, būtent jos buvo laistomos, iš tiesų buvo praturtintos nervinėmis ląstelėmis. Bet tuo pačiu metu jie pradėjo teikti pirmenybę degtinei, o ne vandeniui. Pasak tyrimo vadovo profesoriaus Stepheno Brino, tai paaiškina faktą, kad žmonės nuo saikingo alkoholio vartojimo gali gana greitai pereiti prie nevaržomo gėrimo.