Със сигурност често сте чували твърдението: „Нервните клетки не се възстановяват“. Това обаче от популярните заблуди наскоро беше опровергано от учените.
На 15 октомври 1999 г. списание Science публикува изследване на Елизабет Гулд и Чарлз Грос, служители на Катедрата по психология в Принстънския университет. Той демонстрира, че мозъкът на големите маймуни произвежда няколко хиляди нови неврони на ден през целия живот. Този процес е наречен неврогенеза. През същата година беше открито, че неврогенезата се извършва и в човешкия мозък. Самият процес обаче беше открит още по-рано.
През 1965 г. ученият Джокхев Алтман го открива в хипокампуса (част от мозъка) на плъх, а 15 години по-късно служител от университета Рокфелер Фернандо Нотеб го открива в канарчета. Според откритието на Нотеба нервните клетки на пойните птици се образуват в „гласовия център“на мозъка им.
Независимо от това, въпреки факта, че нервните клетки се възстановяват, не е излишно да се грижим за невроните, тъй като, както знаете, те често умират в условия на силен стрес, с наранявания, отравяния и т.н. Функцията на мъртвите нервни клетки обаче се поема от живите клетки … И така, една здрава нервна клетка може да замести до девет мъртви.
Популярният израз „Нервните клетки не се възстановяват“се възприема от всеки от детството като неизменна истина. Тази аксиома обаче не е нищо повече от мит и новите научни данни го опровергават.
Природата поставя в развиващия се мозък много висока граница на безопасност: по време на ембриогенезата се образува голям излишък на неврони. Почти 70% от тях умират преди да се роди детето. Човешкият мозък продължава да губи неврони след раждането, през целия живот. Тази клетъчна смърт е генетично програмирана. Разбира се, умират не само невроните, но и други клетки на тялото. Само всички останали тъкани имат висока регенеративна способност, тоест клетките им се делят, замествайки мъртвите. Процесът на регенерация е най-активен в епителните клетки и хемопоетичните органи (червен костен мозък). Но има клетки, в които гените, отговорни за размножаването чрез деление, са блокирани. В допълнение към невроните, тези клетки включват клетки на сърдечния мускул. Как хората успяват да поддържат интелигентност до дълбока старост,ако нервните клетки умират и не се обновяват?
Промоционално видео:
Едно от възможните обяснения: не всички неврони „работят“едновременно в нервната система, но само 10% от невроните. Този факт често се цитира в популярната и дори научна литература. Многократно ми се е налагало да обсъждам това изявление с моите местни и чуждестранни колеги. И никой от тях не разбира откъде е дошла тази цифра. Всяка клетка живее и „работи“едновременно. Във всеки неврон непрекъснато протичат метаболитните процеси, синтезират се протеини, генерират се и се предават нервни импулси. Следователно, оставяйки хипотезата за „почиващи“неврони, нека се обърнем към едно от свойствата на нервната система, а именно към нейната изключителна пластичност.
Смисълът на пластичността е, че функциите на мъртвите нервни клетки се поемат от оцелелите им „колеги“, които увеличават размера си и образуват нови връзки, компенсирайки загубените функции. Високата, но не неограничена ефективност на такава компенсация може да бъде илюстрирана на примера на болестта на Паркинсон, при която има постепенна смърт на невроните. Оказва се, че докато около 90% от невроните в мозъка умрат, клиничните симптоми на заболяването (треперене на крайниците, ограничение на подвижността, нестабилна походка, деменция) не се появяват, тоест човекът изглежда практически здрав. Това означава, че една жива нервна клетка може да замести девет мъртви.
Но пластичността на нервната система не е единственият механизъм, който позволява запазването на интелекта до дълбока старост. Природата има и отстъп - появата на нови нервни клетки в мозъка на възрастни бозайници или неврогенеза.
Първият доклад за неврогенезата се появява през 1962 г. в престижното научно списание Science. Статията е озаглавена „Формират ли се нови неврони в мозъка на възрастни бозайници?“Неговият автор, професор Джоузеф Олтман от университета Пърдю (САЩ), с помощта на електрически ток унищожава една от структурите на мозъка на плъховете (страничното геникулатно тяло) и инжектира там радиоактивно вещество, което прониква в нововъзникващите клетки. Няколко месеца по-късно ученият открива нови радиоактивни неврони в таламуса (част от предния мозък) и мозъчната кора. През следващите седем години Altman публикува още няколко проучвания, доказващи съществуването на неврогенеза в мозъка на възрастни бозайници. Тогава обаче, през 60-те години, работата му предизвиква само скептицизъм сред невролозите, тяхното развитие не следва.
И само двадесет години по-късно неврогенезата е „преоткрита“, но вече в мозъка на птиците. Много изследователи на пойни птици са забелязали, че по време на всеки брачен сезон мъжкият канарче Serinus canaria пее песен с нови „колене“. Освен това той не приема нови трели от братята си, тъй като песните са актуализирани изолирано. Учените започнаха да изучават подробно главния вокален център на птиците, разположен в специална част на мозъка, и установиха, че в края на брачния сезон (в канарките това се случва през август и януари), значителна част от невроните на гласовия център са умрели, вероятно поради прекомерно функционално натоварване … В средата на 80-те години професор Фернандо Нотебум от университета Рокфелер (САЩ) успя да покажече при възрастните мъжки канарчета процесът на неврогенеза се случва в гласовия център постоянно, но броят на образуваните неврони е подложен на сезонни колебания. Пикът на неврогенезата в канарчетата настъпва през октомври и март, тоест два месеца след брачните сезони. Ето защо „музикалната библиотека“на песните на мъжките канарчета се актуализира редовно.
В края на 80-те години неврогенезата е открита и при възрастни земноводни в лабораторията на ленинградския учен професор А. Л. Поленов.
Откъде идват новите неврони, ако нервните клетки не се делят? Източникът на нови неврони както при птиците, така и при земноводните се оказа невронални стволови клетки от стената на мозъчните вентрикули. По време на развитието на ембриона именно от тези клетки се формират клетките на нервната система: неврони и глиални клетки. Но не всички стволови клетки се превръщат в клетки на нервната система - някои от тях се „крият“и чакат в крилете.
Доказано е, че нови неврони възникват от стволови клетки на възрастния организъм и в долните гръбначни животни. Въпреки това отне почти петнайсет години, за да се докаже, че подобен процес се случва в нервната система на бозайниците.
Развитието на неврологията в началото на 90-те години доведе до откриването на „новородени“неврони в мозъка на възрастни плъхове и мишки. Те са открити най-вече в еволюционно древните части на мозъка: обонятелните луковици и хипокампалната кора, които са отговорни главно за емоционалното поведение, реакцията на стреса и регулирането на сексуалните функции на бозайниците.
Точно както при птиците и долните гръбначни, и при бозайниците невроналните стволови клетки са разположени близо до страничните вентрикули на мозъка. Тяхната трансформация в неврони е много интензивна. При възрастни плъхове около 250 000 неврони се образуват от стволови клетки на месец, замествайки 3% от всички неврони в хипокампуса. Продължителността на живота на такива неврони е много висока - до 112 дни. Невроналните стволови клетки изминават дълъг път (около 2 см). Те също така могат да мигрират към обонятелната крушка, превръщайки се там в неврони.
Обонятелните луковици на мозъка на бозайниците са отговорни за възприемането и първичната обработка на различни миризми, включително разпознаването на феромони - вещества, които по своя химичен състав са близки до полови хормони. Сексуалното поведение при гризачите се регулира главно от производството на феромони. Хипокампусът е разположен под мозъчните полукълба. Функциите на тази сложна структура са свързани с формирането на краткосрочна памет, реализирането на определени емоции и участието във формирането на сексуално поведение. Наличието на постоянна неврогенеза в обонятелната луковица и хипокампуса при плъхове се обяснява с факта, че при гризачите тези структури носят основното функционално натоварване. Следователно нервните клетки в тях често умират, което означава, че те трябва да бъдат подновени.
За да разбере какви условия влияят на неврогенезата в хипокампуса и обонятелната луковица, професор Гейдж от университета Салк (САЩ) построява миниатюрен град. Мишките играеха там, правеха физическо възпитание, търсеха изходи от лабиринтите. Оказа се, че при „градски“мишки се появяват нови неврони в много по-голям брой, отколкото при техните пасивни роднини, потънали в рутинен живот във вивариум.
Стволовите клетки могат да бъдат отстранени от мозъка и трансплантирани в друга част на нервната система, където те стават неврони. Професор Гейдж и колегите му проведоха няколко подобни експеримента, най-впечатляващият от които беше следният. Част от мозъчна тъкан, съдържаща стволови клетки, беше трансплантирана в разрушената ретина на око на плъх. (Светлочувствителната вътрешна стена на окото има "нервен" произход: тя се състои от модифицирани неврони - пръчки и конуси. Когато светлочувствителният слой е разрушен, настъпва слепота.) Трансплантираните мозъчни стволови клетки се превръщат в неврони на ретината, техните процеси достигат до зрителния нерв и плъхът възвръща зрението си! Освен това, по време на трансплантация на мозъчни стволови клетки в непокътнато око, при тях не са настъпили трансформации. Вероятно, когато ретината е повредена, се получават някои вещества (напримертака наречените растежни фактори), които стимулират неврогенезата. Точният механизъм на това явление обаче все още не е ясен.
Перед учеными встала задача показать, что нейрогенез идет не только у грызунов, но и у человека. Для этого исследователи под руководством профессора Гейджа недавно выполнили сенсационную работу. В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат бромдиоксиуридин. У этого вещества есть важное свойство - способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдиоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдиоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет только в гиппокампе, то у человека, вероятно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий.
Последните проучвания показват, че нови неврони в мозъка на възрастни могат да се образуват не само от невронни стволови клетки, но и от стволови клетки на кръвта. Откриването на този феномен предизвика еуфория в научния свят. Публикацията в списание "Nature" през октомври 2003 г. охлажда умовете на ентусиастите по много начини. Оказа се, че кръвните стволови клетки наистина проникват в мозъка, но те не се превръщат в неврони, а се сливат с тях, образувайки двуядрени клетки. След това "старото" ядро на неврона се унищожава и то се заменя с "новото" ядро на кръвните стволови клетки. В тялото на плъховете кръвните стволови клетки се сливат главно с гигантските клетки на малкия мозък - Purkinje клетки, въпреки че това се случва доста рядко: само няколко слети клетки могат да бъдат намерени в целия малък мозък. По-интензивно сливане на неврони се случва в черния дроб и сърдечния мускул. Все още не е ясно какъв е физиологичният смисъл в това. Една от хипотезите е, че кръвните стволови клетки носят със себе си нов генетичен материал, който, навлизайки в „старата“мозъчна клетка, удължава живота си.
Така че, нови неврони могат да възникнат от стволови клетки дори в мозъка на възрастни. Това явление вече се използва широко за лечение на различни невродегенеративни заболявания (заболявания, придружени от смъртта на неврони в мозъка). Препаратите от стволови клетки за трансплантация се получават по два начина. Първият е използването на невронални стволови клетки, които както в ембриона, така и в възрастния се намират около вентрикулите на мозъка. Вторият подход е използването на ембрионални стволови клетки. Тези клетки се намират във вътрешната клетъчна маса на ранен етап от формирането на ембриона. Те са в състояние да се трансформират в почти всяка клетка в тялото. Най-голямото предизвикателство при работата с ембрионални клетки е да ги накараме да се трансформират в неврони. Новите технологии правят възможно това.
Някои болници в САЩ вече са формирали "библиотеки" от невронални стволови клетки, получени от ембрионална тъкан, и се трансплантират на пациенти. Първите опити за трансплантация дават положителни резултати, въпреки че днес лекарите не могат да решат основния проблем на такива трансплантации: неистовото размножаване на стволови клетки в 30-40% от случаите води до образуването на злокачествени тумори. Досега не е намерен подход, който да предотврати този страничен ефект. Но въпреки това трансплантацията на стволови клетки несъмнено ще бъде един от основните подходи при лечението на невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер и Паркинсон, които са станали бичът на развитите страни.
Нервната тъкан се възстановява на всяка възраст - увери известният немски невролог професор от университета в Гьотинген Харолд Хутър. - На 20 години процесът е интензивен, а на 70 - бавно. Но си отива.
Ученият посочи като пример наблюдението на канадските колеги на възрастните монахини - 100 години или повече. Магнитен резонанс показа: мозъците им са в ред - няма прояви на сенилна деменция.
И цялата работа, според професора, е в начина на живот и мислене на тези жени, които буквално възстановяват своите мозъчни структури и проводимостта си. И подобно чудо се случва поради факта, че монахините са скромни, имат стабилни представи за устройството на света, активна житейска позиция и се молят, надявайки се да променят хората към по-добро.
Хутър обясни, че основният разрушител на нервните клетки е стресът, който също потиска способността на мозъка да се регенерира. И хармонията със себе си допринася за това. И това е, което професорът съветва в това отношение: да измервате мечтите с реалността, да можете да организирате живота си и да не вървите по течението, както се казва, да разберете смисъла на живота - поне своя, да имате силни социални връзки - добри отношения с толкова много хора хора - особено близки.
И по-нататък. Според Хутър нищо не помага за регенерацията на нервните клетки повече от проблем, за който човек е намерил решение. И за да не бъдат проблемите твърде тежки, професорът препоръчва да научите нещо. Дори в напреднала възраст. За да запазите вкуса към живота.
Скоростта, с която нервните клетки се регенерират, е измерена от шведски учени от Каролинския институт. Оказа се, че може да достигне 700 нови неврони на ден.
На изследователите са помогнали … наземни ядрени тестове, които са проведени през 50-те години на миналия век. Тогава те силно замърсиха околната среда с радиоактивен изотоп - въглерод-14. Но нивото му спадна след забраната му през 1963 г. за взривяване на атомни бомби в атмосферата.
Нервните клетки на хора, които са хванали наземни ядрени експлозии, "изсмукват" изотопа в повишена концентрация. Той е вграден в ДНК веригите. Учените са го използвали за така нареченото радиовъглеродно датиране на живите тъкани. Въглерод-14 направи възможно определянето на възрастта на клетките. И се оказа, че те - нервните клетки - се появяват по различно време. Тоест, заедно със старите се раждат и нови.
По същия начин канадците от университета в Торонто доказаха, че клетките на сърдечния мускул са способни да се регенерират. Живата помпа на 25-годишен мъж е способна да произвежда новородени клетки в количество до 1% годишно от теглото на органа. До 75-годишна възраст производителността на „фабриката“спада до 0,45 процента. Но изобщо не изчезва.
Защо почти не си спомняме детството?
Изглежда канадските изследователи от невробиологичната лаборатория в болницата за болни деца в Торонто са разбрали защо повечето възрастни не си спомнят какво им се е случило през първите три години от живота.
„Не че децата са лоши в формирането на спомени“, казва Катрин Акерс, един от авторите на изследването. Те се оформят много добре. Когато дъщеря ми беше на 3 години, я заведох в зоопарка. Тя разказа подробно за всичко, което видя. Сега тя е на 5 години - изобщо не помни, че е била в зоопарка.
Експериментите показват, че старите събития се изтриват от паметта. Изтриват се по време на раждането на нови мозъчни клетки.
Пиете и ставате по-умни?
Същите шведски учени стигнаха до изумително заключение. Ако се вярва на скандалните резултати от последните им изследвания, новите нервни клетки също растат от редовното пиене. Те растат не просто навсякъде, а в главата - най-много, изглежда, уязвима част от тялото на алкохолиците.
Въпреки това, учените са разстроени, не всичко е толкова безоблачно. Заедно с клетките нараства и желанието за алкохол. В шведските експерименти мишките, а именно, те са били напоени, наистина са били обогатени с нервни клетки. Но в същото време започнаха да предпочитат водката пред водата. Според професор Стефан Брин, ръководител на изследването, това обяснява факта, че хората могат да преминат от умерена консумация на алкохол доста бързо към невъздържано пиене.