Visst har du ofta hört uttalandet: "Nervceller återhämtar sig inte." Men en av de populära missuppfattningarna motbevisades nyligen av forskare.
Den 15 oktober 1999 publicerade tidskriften Science en studie av Elizabeth Gould och Charles Gross, anställda vid Institutionen för psykologi vid Princeton University. Det visade att hjärnan hos stora apor producerar flera tusen nya nervceller per dag under hela livet. Denna process har kallats neurogenes. Samma år upptäcktes att neurogenes också utförs i den mänskliga hjärnan. Men själva processen upptäcktes ännu tidigare.
1965 upptäckte forskaren Dzhokhev Altman det i en råttas hippocampus (del av hjärnan) och 15 år senare upptäckte en anställd vid Rockefeller University Fernando Notteb det på kanariefåglar. Enligt Nottebas upptäckt bildar sångfåglar nervceller i hjärnans "vokalcentrum".
Trots det faktum att nervceller återställs är det inte på sin plats att ta hand om nervceller, eftersom de, som ni vet, ofta dör under förhållanden med allvarlig stress, med skador, förgiftning etc. Men döda nervcells funktion tas dock över av levande celler … Så en hälsosam nervcell kan ersätta upp till nio döda.
Det populära uttrycket "Nervceller återhämtar sig inte" uppfattas av alla från barndomen som en oföränderlig sanning. Detta axiom är dock inget annat än en myt, och nya vetenskapliga uppgifter motbevisar det.
Naturen lägger i hjärnan en mycket hög säkerhetsmarginal: under embryogenes bildas ett stort överskott av nervceller. Nästan 70% av dem dör innan barnet föds. Den mänskliga hjärnan fortsätter att förlora nervceller efter födseln, hela livet. Denna celldöd är genetiskt programmerad. Naturligtvis dör inte bara nervceller utan också andra celler i kroppen. Endast alla andra vävnader har hög regenerativ kapacitet, det vill säga deras celler delar sig och ersätter de döda. Regenereringsprocessen är mest aktiv i epitelceller och hematopoetiska organ (rött benmärg). Men det finns celler där generna som är ansvariga för reproduktion genom delning blockeras. Förutom neuroner inkluderar dessa celler hjärtmuskelceller. Hur lyckas människor upprätthålla intelligens fram till mycket hög ålder,om nervceller dör och inte förnyas?
Kampanjvideo:
En av de möjliga förklaringarna: inte alla neuroner "arbetar" samtidigt i nervsystemet, men bara 10% av nervcellerna. Detta faktum citeras ofta i populär och till och med vetenskaplig litteratur. Jag har upprepade gånger fått diskutera detta uttalande med mina inhemska och utländska kollegor. Och ingen av dem förstår varifrån denna figur kom. Varje cell lever och "fungerar" samtidigt. I varje neuron sker metaboliska processer hela tiden, proteiner syntetiseras, nervimpulser genereras och överförs. Låt oss därför lämna hypotesen om "vilande" nervceller, och vända oss till en av nervsystemets egenskaper, nämligen till dess exceptionella plasticitet.
Betydelsen av plasticitet är att funktionerna hos de döda nervcellerna övertas av deras överlevande "kollegor", som ökar i storlek och bildar nya anslutningar som kompenserar för de förlorade funktionerna. Den höga men inte obegränsade effektiviteten hos sådan kompensation kan illustreras med exemplet med Parkinsons sjukdom, där det sker en gradvis död av neuroner. Det visar sig att tills cirka 90% av nervcellerna i hjärnan dör, uppträder inte de kliniska symtomen på sjukdomen (skakningar i armar och ben, begränsning av rörlighet, ostadig gång, demens), det vill säga personen ser praktiskt ut frisk ut. Detta innebär att en levande nervcell kan ersätta nio döda.
Men nervsystemets plasticitet är inte den enda mekanismen som möjliggör bevarande av intelligens till en mogen ålderdom. Naturen har också ett fall - uppkomsten av nya nervceller i hjärnan hos vuxna däggdjur, eller neurogenes.
Den första rapporten om neurogenes dök upp 1962 i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Science. Artikeln heter "Är nya neuroner i hjärnan hos vuxna däggdjur?" Dess författare, professor Joseph Altman från Purdue University (USA), förstörde med hjälp av en elektrisk ström en av strukturerna i råttans hjärna (den laterala genikulatkroppen) och injicerade där en radioaktiv substans som tränger igenom de nyligen framväxande cellerna. Några månader senare upptäckte forskaren nya radioaktiva nervceller i talamus (del av framhjärnan) och hjärnbarken. Under de kommande sju åren publicerade Altman flera fler studier som bevisar att det finns neurogenes i hjärnan hos vuxna däggdjur. Men på 1960-talet orsakade hans arbete endast skepsis bland neurovetenskapare, deras utveckling följde inte.
Och bara tjugo år senare "upptäcktes" neurogenes, men redan i hjärnan hos fåglar. Många sångfågelforskare har märkt att den manliga kanariefågeln Serinus canaria under varje parningssäsong sjunger en sång med nya "knän". Dessutom antar han inte nya trillor från sina bröder, eftersom låtarna uppdaterades isolerat. Forskare började studera i detalj det huvudsakliga vokalcentrumet för fåglar, som ligger i en speciell del av hjärnan, och fann att i slutet av parningstiden (i kanariefåglar faller det i augusti och januari), dog en betydande del av nervcellerna i vokalcentret, förmodligen på grund av överdriven funktionell belastning … I mitten av 1980-talet lyckades professor Fernando Notteboom från Rockefeller University (USA) visaatt hos vuxna manliga kanariefåglar sker neurogenesprocessen ständigt i vokalcentret, men antalet bildade nervceller är föremål för säsongsvariationer. Toppen av neurogenes i kanariefåglar inträffar i oktober och mars, det vill säga två månader efter parningstiderna. Det är därför "musikbiblioteket" för den manliga kanarins sång uppdateras regelbundet.
I slutet av 1980-talet upptäcktes neurogenes också hos vuxna amfibier i laboratoriet hos Leningrad-forskaren professor A. L. Polenov.
Var kommer nya nervceller ifrån om nervceller inte delar sig? Källan till nya nervceller hos både fåglar och amfibier visade sig vara neuronala stamceller från hjärnkammarens vägg. Under utvecklingen av embryot är det från dessa celler som nervsystemets celler bildas: nervceller och gliaceller. Men inte alla stamceller förvandlas till celler i nervsystemet - några av dem "gömmer sig" och väntar i vingarna.
Det har visat sig att nya nervceller uppstår från stamceller hos den vuxna organismen och hos nedre ryggradsdjur. Det tog dock nästan femton år att bevisa att en liknande process inträffar i däggdjurets nervsystem.
Utvecklingen av neurovetenskap i början av 1990-talet ledde till upptäckten av "nyfödda" nervceller i hjärnan hos vuxna råttor och möss. De hittades mestadels i de evolutionärt forntida delarna av hjärnan: luktlökarna och hippocampus cortex, som huvudsakligen är ansvariga för emotionellt beteende, stressrespons och reglering av sexuella funktioner hos däggdjur.
Precis som hos fåglar och nedre ryggradsdjur, hos däggdjur, finns neuronala stamceller nära sidoventriklarna i hjärnan. Deras omvandling till nervceller är mycket intensiv. Hos vuxna råttor bildas cirka 250 000 nervceller från stamceller per månad och ersätter 3% av alla nervceller i hippocampus. Livslängden för sådana nervceller är mycket hög - upp till 112 dagar. Neuronala stamceller färdas långt (cirka 2 cm). De kan också migrera till luktlampan och förvandlas till neuroner där.
Luktlökarna i däggdjurshjärnan är ansvariga för uppfattningen och primärbearbetningen av olika lukt, inklusive igenkänning av feromoner - ämnen som i deras kemiska sammansättning ligger nära könshormoner. Sexuellt beteende hos gnagare regleras främst av produktionen av feromoner. Hippocampus ligger under hjärnhalvorna. Funktionerna för denna komplexa struktur är associerade med bildandet av korttidsminnet, förverkligandet av vissa känslor och deltagande i bildandet av sexuellt beteende. Närvaron av konstant neurogenes i luktkulan och hippocampus hos råttor förklaras av det faktum att hos gnagare bär dessa strukturer den huvudsakliga funktionella belastningen. Därför dör nervcellerna i dem ofta, vilket innebär att de behöver förnyas.
För att förstå vilka förhållanden som påverkar neurogenes i hippocampus och luktlök, byggde professor Gage från Salk University (USA) en miniatyrstad. Mössen lekte där, gjorde kroppsövning, letade efter utgångar från labyrinterna. Det visade sig att i "urbana" möss uppstod nya nervceller i mycket större antal än hos deras passiva släktingar, fastna i ett rutinmässigt liv i ett vivarium.
Stamceller kan tas bort från hjärnan och transplanteras till en annan del av nervsystemet, där de blir neuroner. Professor Gage och hans kollegor genomförde flera liknande experiment, varav det mest imponerande var följande. En sektion av hjärnvävnad innehållande stamceller transplanterades i den förstörda näthinnan i ett råttöga. (Den ljuskänsliga inre väggen i ögat har ett "nervöst" ursprung: den består av modifierade nervceller - stavar och kottar. När det ljuskänsliga skiktet förstörs sätter blindhet in.) De transplanterade hjärnstamcellerna förvandlades till retinala nervceller, deras processer nådde den optiska nerven och råttan fick syn! Dessutom, under transplantation av hjärnstamceller i ett intakt öga inträffade inga transformationer med dem. Förmodligen, när näthinnan är skadad, produceras vissa ämnen (till exempelde så kallade tillväxtfaktorerna), som stimulerar neurogenes. Den exakta mekanismen för detta fenomen är dock fortfarande inte klar.
Forskare stod inför uppgiften att visa att neurogenes inte bara förekommer hos gnagare utan också hos människor. För detta ändamål har forskare under ledning av professor Gage nyligen genomfört sensationellt arbete. I en av de amerikanska onkologiklinikerna tog en grupp patienter med obotliga maligna neoplasmer det kemoterapeutiska läkemedlet bromdioxiuridin. Detta ämne har en viktig egenskap - förmågan att ackumuleras i delande celler i olika organ och vävnader. Bromodioxyuridin inkorporeras i modercellens DNA och lagras i dotterceller efter att moderns celler delats. Patologisk forskning har visat att neuroner som innehåller bromdioxiuridin finns i nästan alla delar av hjärnan, inklusive hjärnbarken. Så dessa nervceller var nya celler som kom fram från stamcellsdelning. Fyndet bekräftade ovillkorligt att neurogenesprocessen också förekommer hos vuxna. Men om neurogenes hos gnagare bara förekommer i hippocampus, är det troligt att det kan fånga mer omfattande områden i hjärnan, inklusive hjärnbarken, hos människor.
Nya studier har visat att nya nervceller i den vuxna hjärnan kan bildas inte bara från neuronala stamceller utan också från blodstamceller. Upptäckten av detta fenomen orsakade eufori i den vetenskapliga världen. Publikationen i tidskriften "Nature" i oktober 2003 svalnade emellertid entusiastiska sinnen på många sätt. Det visade sig att blodstamceller verkligen tränger igenom hjärnan, men de förvandlas inte till nervceller utan går samman med dem och bildar binukleära celler. Sedan förstörs den "gamla" nervkärnan och ersätts av den "nya" kärnan i blodstamcellen. I råttans kropp smälter blodstamceller huvudsakligen samman med jätecellerna i lillhjärnan - Purkinje-celler, även om detta händer ganska sällan: bara några få sammanslagna celler kan hittas i hela lillhjärnan. Mer intensiv fusion av nervceller sker i levern och hjärtmuskeln. Det är ännu inte klart vad den fysiologiska betydelsen är i detta. En av hypoteserna är att blodstamceller bär med sig nytt genetiskt material som, som kommer in i den "gamla" cerebellära cellen, förlänger dess livslängd.
Så nya nervceller kan uppstå från stamceller även i den vuxna hjärnan. Detta fenomen används redan allmänt för behandling av olika neurodegenerativa sjukdomar (sjukdomar som åtföljs av neurons död i hjärnan). Stamcellspreparat för transplantation erhålls på två sätt. Den första är användningen av neuronala stamceller, som i både embryot och den vuxna ligger runt hjärnkammarna. Det andra tillvägagångssättet är användningen av embryonala stamceller. Dessa celler är belägna i den inre cellmassan i ett tidigt stadium av embryobildning. De kan förvandlas till nästan vilken cell som helst i kroppen. Den största utmaningen i arbetet med embryonala celler är att få dem att förvandlas till nervceller. Ny teknik gör det möjligt att göra detta.
Vissa sjukhus i USA har redan bildat "bibliotek" av neuronala stamceller som härrör från embryonvävnad och transplanteras till patienter. De första försöken till transplantation ger positiva resultat, även om läkare idag inte kan lösa huvudproblemet med sådana transplantationer: den ojämna förökningen av stamceller i 30-40% av fallen leder till bildandet av maligna tumörer. Hittills har inget tillvägagångssätt hittats för att förhindra denna biverkning. Men trots detta kommer stamcellstransplantation utan tvekan att vara en av de viktigaste metoderna vid behandling av sådana neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons, som har blivit plågan i utvecklade länder.
Nervävnad återställs i alla åldrar, försäkrade den berömda tyska neurovetenskapsprofessorn vid University of Göttingen Harold Huther. - Vid 20 år är processen intensiv och vid 70 - långsamt. Men det går.
Forskaren citerade som ett exempel observationen från de kanadensiska kollegorna till de äldre nunnorna - 100 år eller mer. Magnetisk resonansavbildning visade: deras hjärnor är i ordning - inga manifestationer av senil demens.
Och det hela är enligt professorn i vägen för dessa kvinnors liv och tänkande, som bokstavligen återställer sina hjärnstrukturer och deras konduktivitet. Och ett liknande mirakel händer på grund av det faktum att nunnorna är blygsamma, har stabila idéer om världens struktur, en aktiv livsställning och ber, i hopp om att förändra människor till det bättre.
Huther förklarade att den viktigaste förstöraren av nervceller är stress, vilket också undertrycker hjärnans förmåga att regenerera. Och harmoni med sig själv bidrar till det. Och detta är vad professorn råder i detta avseende: att mäta drömmar med verkligheten, att kunna organisera ditt liv och inte att gå, som de säger, med flödet, att förstå livets mening - åtminstone ditt eget, att ha starka sociala kontakter - goda relationer med så många människor - särskilt nära.
Och vidare. Enligt Huter hjälper ingenting nervcellernas förnyelse mer än ett problem för vilket en person har hittat en lösning. Och så att problemen inte blir för betungande rekommenderar professorn att lära sig något. Även i ålderdomen. Att behålla smaken för livet.
Den hastighet med vilken nervceller regenererar mättes av svenska forskare från Karolinska Institutet. Det visade sig att det kan nå 700 nya nervceller per dag.
Forskarna fick hjälp av … markbaserade kärnvapenprov, som genomfördes på 50-talet under förra seklet. Sedan förorenade de starkt miljön med en radioaktiv isotop - kol-14. Men dess nivå sjönk efter att den förbjöds 1963 för att detonera atombomber i atmosfären.
Nervcellerna hos människor som har fått kärnkraftsexplosioner "suger" isotopen i ökad koncentration. Den är inbäddad i DNA-strängarna. Forskare använde det för så kallad radiokolodatering av levande vävnader. Kol-14 gjorde det möjligt att bestämma cellernas ålder. Och det visade sig att de - nervceller - uppträdde vid olika tidpunkter. Det är, tillsammans med de gamla, nya föddes.
På samma sätt har kanadensare vid University of Toronto bevisat att hjärtmuskelceller kan regenerera. Den levande pumpen för en 25-årig man kan producera nyfödda celler i en mängd upp till 1 procent per år av organvikten. Vid 75 års ålder sjunker "fabrikens" produktivitet till 0,45 procent. Men det försvinner inte alls.
Varför kommer vi knappt ihåg vår barndom?
Det verkar som om kanadensiska forskare vid neurobiologilaboratoriet vid sjukhuset för sjuka barn i Toronto har fått reda på varför de flesta vuxna inte kommer ihåg vad som hände dem under de första tre åren av livet.
"Det är inte så att barn är dåliga i att skapa minnen", säger Katherine Akers, en av studiens författare. De formar mycket bra. När min dotter var 3 år gammal tog jag henne till djurparken. Hon berättade i detalj om allt hon såg. Nu är hon fem år gammal - hon kommer inte ihåg att hon var i djurparken.
Experiment har visat att gamla händelser raderas från minnet. Raderas under födelsen av nya hjärnceller.
Dricker och blir smartare?
Samma svenska forskare kom till en häpnadsväckande slutsats. Om man ska tro på de skandalösa resultaten av deras senaste forskning, växer också nya nervceller från regelbundet drickande. De växer inte bara var som helst utan i huvudet - det verkar som mest sårbar del av alkoholisterna.
Men forskare upprörd, inte allt är så molnfritt. Tillsammans med cellerna växer också sugen efter alkohol. I svenska experiment berikades möss, nämligen att de vattnades, verkligen med nervceller. Men samtidigt började de föredra vodka framför vatten. Enligt professor Stephen Brin, forskningschefen, förklarar detta det faktum att människor kan gå från måttlig alkoholkonsumtion ganska snabbt till obegränsat drickande.