Ученые доказали: нервные клетки восстанавливаются. Восстанавливаются ли нервные клетки? Восстанавливаются ли мозговые клетки

Нынешнее время упоминается, как век исследований мозга. Одной из наиболее интересных тем в области научных исследований этого органа стала способность мозга изменять свои структурные и функциональные свойства в качестве ответа на опыт человека, полученный в течение всей жизни. В большей части истории нейрофизиологи полагали, что основная мозговая структура предопределяется до рождения, и единственные изменения, которые могут в ней произойти, являются дегенеративными, результатами болезней, травм (сотрясений, ЧМТ). Современные ученые направили исследования на восстановление мозга. К каким выводам они пришли? Мозг восстанавливается или нет?

Результаты исследований

Два основных открытия были сделаны учеными, занимающимися нейронными сетями и исследованиями человеческого мозга. Исследование, опубликованное в Cell Stem Cell, сообщают, что японские врачи начали культивировать мозг человека. Журнал Science представил материал о том, как химически удалось предотвратить разрушение путем стимулирования регенерации (обновления) мозговой и спинной нейронной сети.

– это структурная единица нервной ткани, под микроскопом напоминающая тело со щупальцами. Задача нейрона – прием и обработка информации.

Японцы исходили из клеток головного мозга, которые путем соответствующего культивирования размножили в десятикратном размере и обогатили в соответствии со строением мозга человеческого эмбриона. Было также обнаружено, что в возникших частичках мозгового вещества, размер которых составляет 1-2 мм, спонтанно возникает нервная активность, измеряемая в электромагнитных импульсах. Ученые из города Кобе полагают, что в перспективе станет возможным создавать структуры мозговой ткани, которые могут быть имплантированы вместо частей, поврежденных болезнью (ишемическим инсультом, рассеянным склерозом и др.) или травмой.

Мозговые нейроны не способны регенерироваться, как их собратья в нервных окончаниях. Другой способ спасения поврежденных частей головного или спинного мозга (повреждения часто приводят к серьезным последствиям, в т.ч. параличу, коме) заключается в активации возможности регенерации в обоих основных органах нервной системы. В экспериментах на мышах команда, возглавляемая доктором Че Кьяном, работающая в Гарвардской медицинской школе в Бостоне, смогла получить ответ на вопрос, восстанавливаются ли клетки мозга, повлияв на процесс химически. У мышей ученые методом генной инженерии стимулировали высвобождение вещества mTOR, которое отвечает на регенерацию нейронов. Оно присутствует у новорожденного, но разрушается у взрослого человека, особенно после травм. Благодаря этому процессу ученым удалось восстановить почти половину поврежденного зрительного нерва за короткое время (2 недели). Было зарегистрировано даже формирование новых аксонов.

Че Кьян подвел итог: «Мы знали, что после окончания развития сети перестают расти из-за генетических механизмов. Мы считаем, что один из этих механизмов также может восстановить регенерацию, остановить отмирание после травм».

Достижения в области неотложной медицины обеспечили больше выживших пациентов с повреждением головного мозга. Сегодня известно, что мозг взрослого человека способен перестроить свои функциональные связи, создавая новые, изменять физиологические параметры. Это явление называют нейропластичностью, оно стало основой метода лечения заболеваний различного происхождения.

Меньше клеток отмирает и больше формируется у аутистов. Можно сказать, что аутизм, как ни парадоксально, – это расстройство, благотворно воздействующее на мозг.

Гиппокамп и восстановление мозга

Согласно последним данным, человеческий мозг содержит около 85 млрд. нервных клеток (нейронов). Известно, что в течение жизни происходит постепенная потеря этих клеток (они начинают гибнуть около 30-летнего возраста).

Одно из первых исследований, вызвавших интерес к пластичности мозга среди непрофессионалов, провела Элеонор Магуайр из Университетского колледжа Лондона. Она обнаружила, что у лондонских таксистов гораздо более развитый гиппокамп, чем у водителей автобусов. Гиппокамп – это мозговая часть, ответственная, среди прочего, за восприятие пространства. Учитывая тот факт, что водители такси должны помнить много названий улиц, их размещение и связь, родилось предположение, что это изменение вызвано тренировкой в пространственной ориентации, которой водителям автобусов не хватает.

Проблема этого исследования заключается в том, что оно не отличает врожденную и приобретенную функцию. В этом контексте интересные результаты предоставили исследования скрипачей, установившие, что эти музыканты имеют гораздо большую поверхность моторической (двигательной) коры, относящейся к пальцам левой руки. Это соответствует тому, что при игре на скрипке каждый палец левой руки должен сделать самостоятельное движение. При этом на правой руке все пальцы работают совместно. Против возражения о возможности генетической предрасположенности выступает факт, что разница между организацией левого и правого полушария прямо пропорциональна возрасту, когда музыканты начали играть на скрипке.

Реорганизация коры головного мозга наблюдалась также у людей с врожденными зрительными или слуховыми дефектами. Согласно принципу «use it or loose it» (использовать или потерять), незадействованную кору головного мозга может использовать другая функция. Области, первоначально предназначенные для обработки зрительных или слуховых стимулов, лишаются их, а их пространство используется для других функций, например, тактильных. Реорганизация – это результат роста длинных отростков нейронов, аксонов. После травмы головы с поражением мозга нейронные соединения могут быть восстановлены или заменены новыми соединениями, которые компенсируют потерянную функцию другой частью мозга.

Один из величайших сюрпризов последнего времени – открытие того, что взрослый мозг может в некоторых областях создавать совершенно новые нейроны из стволовых клеток, а на этот процесс влияет человеческий опыт.

Нейрогенез

Информация, не известная широкой общественности, заключается в том, что мозг на протяжении всей жизни создает новые клетки. Это явление называется нейрогенезом.

Человеческий мозг состоит из многих частей (но клеточное обновление происходит не во всех). Нейрогенез наблюдается в месте, отвечающем за обонятельные ощущения, и в гиппокампе, играющем важную роль в качестве памяти.

Эксперты также обнаружили, что новые клетки производит и поврежденный мозг. Доказательства более высокого нейрогенеза во время болезни представил новозеландский Университет Окленда, исследовавший людей с болезнью Хантингтона, при которой снижаются умственные способности человека, проявляются нескоординированные движения. Создание новых нейронов было наиболее интенсивным в максимально пораженных тканях. К сожалению, для подавления болезни этого недостаточно. Выявление условий, при которых происходит этот процесс, и его стимулирование может привести к лечению болезни Хантингтона или Паркинсона путем трансплантации стволовых клеток в пораженные участки мозга.

В изучении нейропластичности мозга медицинская наука делает первые шаги. Следующий шаг – точное описание условий, при которых происходят его изменения, определение конкретного влияния на отдельные функции в жизни человека. Для понятия и использования знаний о нейропластичности необходим также анализ генов, связанных с ростом аксонов или нейронов из стволовых клеток.

Важность нейрогенеза

По последним оценкам, ежедневно в гиппокампе производятся около 700 новых клеток головного мозга. На первый взгляд это количество не кажется большим, но создание каждого нового нейрона очень важно, особенно, для психологического состояния человека. Если происходит прекращение формирования новых клеток, начинает проявляться , психоз. Восстановление нейронов головного мозга актуально для обучения, памяти, интеллекта (изучение определенных мест, ориентация в пространстве, качество воспоминаний).

Недавние научные исследования показали, что улучшить производство новых клеток мозга можно самостоятельно, т.е. в домашних условиях. Какие виды деятельности оказывают положительное воздействие на формирование нейронов?

Производство нейронов увеличивает:

обучение;
секс;
тренировка когнитивных функций;
мнемотехники;
физическая активность (значительная помощь);
питание (регулярное питание, более длительные паузы между приемами пищи)
витамин Р (флавоноиды);
омега-3 (также хороший антидепрессант).

Производство нейронов уменьшает:

стресс;
депрессия;
отсутствие сна;
питание, богатое насыщенными жирами;
наркоз, применяемый по время операции;
алкоголь;
наркотики (особенно, Амфетамин);
курение;
возраст (с возрастом нейрогенез продолжается, но замедляется).

Нейроны могут погибать при ряде заболеваний:

эпилепсия – гибель клеток происходит во время приступа;
шейный остеохондроз – нейроны отмирают из-за нарушения кровообращения;
гидроцефалия;
энцефалопатия;
рассеянный склероз;
болезнь Паркинсона – заболевание, характерное расстройством подвижности ног, рук, мозжечковыми признаками (из-за поражения миндалевидного тела);
– заболевание, приводящее к деменции, расстройству речевых функций (из-за повреждения речевых рецепторов).

Нейроны могут временно перестать обновляться при приеме некоторых лекарств от рака. Поэтому после лечения онкологии фармацевтическими препаратами люди страдают от депрессии. После восстановление нейрогенеза депрессия исчезает.

Можно с уверенностью утверждать, что образование новых мозговых клеток у здоровых людей происходит естественным образом. Однако, ускорится или замедлится процесс, во многом зависит от самого человека.

Что поддерживает создание новых нейронов?

В дополнение к возможности самообновления мозг постоянно меняется, адаптируется к внешней среде, оптимизируя свою деятельность в соответствии с жизненными условиями человека. В случае травмы, сильной интоксикации ядами, медикаментами, микроинсульта, происходит нарушение кровообращения (уменьшается приток крови к мозгу), развивается гипоксия (кислородное голодание), из пораженных областей функции могут передаться неповрежденным сегментам, из одного полушария в другое. Так человек способен научиться новым вещам, создать новые привычки в любом возрасте.

На мозг влияет повседневная жизнь, способы действий, постоянные привычки. Для максимального проявления его чудесных способностей необходима активность, стимулирование мозговой деятельности всеми возможными способами.

Электростимуляция

Целенаправленная электростимуляция поддерживает содействие нейронов в определенном центре. Это неинвазивная, немедикаментозная терапия, выполняемая посредством проведения низкого тока через электроды, расположенные на голове. Электростимуляция способна вернуть мозговую активность и восстановить нейроны, избирательно активируя защитные механизмы в мозге, вызывая повышенное выделение эндорфинов, серотонина.

Физическая активность

Физическая активность и процесс нейрогенеза тесно связаны. С увеличением частоты сердечных сокращений и кровотока через сосуды при физических нагрузках увеличиваются уровни факторов, стимулирующих нейрогенез. Физическая активность также способствует выщелачиванию эндорфинов, уменьшению гормонов стресса (особенно кортизола). В то же время повышается уровень тестостерона, что также способствует нейрогенезу.

Для предотвращения негативных последствий старения, как тела, так и мозга, физическая активность – отличный выбор. Она сочетают в себе обе указанные цели. Не обязательно поднимать гантели или делать упражнения в фитнес-центре. Достаточно регулярной энергичной ходьбы, плавания, танцев, велоспорта. Эти действия укрепляют ослабленные мышцы, улучшают кровообращение, умственные способности.

Любое действие, направленное на снижение напряжения, стресса, способствует нейрогенезу. Выберите активность, соответствующую вашим предпочтениям.

Свежесть ума

Есть много способов, как восстановить нейроны, сохраняя свежий, острый ум. Помочь в этом могут различные действия:

чтение – читайте каждый день; чтение заставляет думать, искать связи, поддерживает воображение, вызывает интерес ко всему, включая другие возможные виды умственной деятельности;
изучение или развитие знания иностранного языка;
игра на музыкальном инструменте, прослушивание музыки, пение;
критическое восприятие реальности, изучение и поиск истины;
открытость всему новому, чувствительность к окружающей среде, общение с людьми, путешествия, открытие природы и мира, новые интересы и увлечения.

Недооцененный и вместе с тем эффективный метод поддержки мозговой деятельности – ручное письмо. Оно поддерживает память, развивает воображение, активизирует мозговые центры, координируя движение мышц, участвующих в процессе письма (до 500). Другое преимущество ручного письма – сохранение эластичности, подвижности суставов, мышц кисти, координация тонкой моторики.

Питание

В связи с рассматриваемой темой, надо сказать, что человеческий мозг на 70% состоит из жира. Жир – это часть каждой клетки тела, в т.ч. мозговой ткани, где в форме миелина представляет собой изоляцию, окружающую нервные окончания. Мозговые клетки создают его из сахара, т.е. не ждут поступления жира из пищи. Но важно употреблять здоровые жиры, не способствующие возникновению и развитию воспаления. Пользу здоровью приносят, прежде всего, жиры, содержащие омега-3.

Многие люди, слыша слово «жир», невольно вздрагивают. В попытках сохранить стройную талию, они покупают обезжиренные продукты. Эта пища нездорова, часто даже вредна, потому что жир заменяется сахаром или другими ингредиентами.

Исключение жира из рациона – ошибка. Его ограничение должно быть строго избирательным. Гидрогенизированные жиры, содержащиеся в маргаринах, промышленно обработанных пищевых продуктах, вредны для организма. Ненасыщенные жирные кислоты, наоборот, полезны. Без жира организм неспособен поглощать витамины A, D, E, K. Они растворимы только в жире, имеющие большое значение для мозговой активности. Но нужны также насыщенные жиры, содержащиеся в животных источниках (яйца, сливочное масло, сыр).

Низкокалорийное питание – это хорошо, но оно должно быть разнообразным, сбалансированным. Известно, что мозг потребляет много энергии. Обеспечьте ее утром. Овсяные хлопья с йогуртом и ложкой меда – идеальный вариант завтрака.

Как восстановить мозг с помощью продуктов и народных средств:

Куркума. Куркумин влияет на нейрогенез, увеличивает проявление нейропатического фактора, необходимого для ряда неврологических функций.
Черника. Содержащиеся в чернике флавоноиды стимулируют рост новых нейронов, улучшают распознавательные функции мозга.
Зеленый чай. Этот напиток содержит EGCG (эпигаллокатехин галлат), способствующий росту новых нейронов головного мозга.
Брахми. Клинические исследования, изучающие влияние на функции мозга растения брахми (бакопа Монье) показали, что через 12 недель использования у добровольцев значительно улучшилось словесное обучение, память, повысилась скорость обработки полученной информации.

Солнце. Здоровое воздействие солнечных лучей на тело – 10-15 минут в день. Это способствует формированию витамина D, влияет на секрецию серотонина, рост мозговых факторов, непосредственно воздействующих на нейрогенез.
Сон. Его достаток или недостаток существенно влияют на деятельность мозга. Отсутствие сна вызывает ингибирование нейрогенеза в гиппокампе, нарушает баланс гормонов, уменьшает степень мыслительной деятельности.
Секс. Половая активность увеличивает секрецию гормонов счастья, эндорфинов, уменьшает беспокойство, напряжение, стресс, способствует нейрогенезу.

Положительные воздействия медитации на человеческий мозг и здоровье в целом научно задокументированы. Неоднократно доказано, что регулярная медитация приводит к росту серого вещества в нескольких областях мозга, включая гиппокамп.

Медитация стимулирует развитие определенных познавательных способностей, особенно внимания, памяти, концентрации.
Медитация улучшает понимание реальности, сосредоточение на настоящем, препятствует обременению ума страхами прошлого или будущего.
Во время медитации мозг работает в другом ритме. В первых фазах возникает повышенная активность, что проявляется более высокой амплитудой α-волн. В процессе медитации (в ходе следующих фаз) возникают δ-волны, связанные с регенерацией тела, реабилитацией после болезней.
Медитация, проводимая вечером, стимулирует мозг, увеличивая производство мелатонина, что является частью процесса нейрогенеза. Тело расслабляется.

Моноатомное золото

Ормус, моноатомное (одноатомное) золото часто ассоциируется с увеличением интеллекта, общим здоровьем мозга. Дэвид Хадсон, открывший ормус и начавший его анализ, сказал, что вещество способно восстановить тело на генетическом уровне. Профессионалы, которые занимаются ормусом, также утверждают, что моноатомное золото может исправить ошибки ДНК и даже активировать «спящую» ДНК.

Чего не делать?

Психическое здоровье (по словам специалистов) более важно, чем само физическое состояние. Итак, как поддержать функцию мозга? Прежде всего, надо знать, что ему вредит.

Загрязненный воздух

Мозг потребляет значительное количество кислорода, необходимого для его правильной работы. Но современный человек постоянно подвергается воздействию загрязненного воздуха (выхлопы транспортных средств, пыль от промышленного производства). У людей из более крупных городов возникают частые головные боли, кратковременные расстройства памяти. Более длительное вдыхание загрязненного воздуха вызывает постоянные изменения в мозге.

Алкоголь и сигареты

Как показывают новые исследования, в дополнение к возникновению рака, сердечных заболеваний и ряда других проблем со здоровьем, алкоголь и никотин могут нарушить функционирование мозга.

В противовес алкоголю, никотиновые соединения не повреждают мозговые клетки непосредственно, но приводят к другим неврологическим расстройствам, в т.ч. к рассеянному склерозу. Долгосрочное потребление алкоголя, длительные запои, кроме «белой горячки» вызывают химический дисбаланс, приводящий к структурным нарушениям. Было показано, что у алкоголиков уменьшается объем черепа.

Недостаток сна

Тело, включая мозг, максимально восстанавливается во время сна. Длительный дефицит сна может нанести ущерб важнейшему органу. Тело не успевает создавать новые нейроны, а старые теряют способность взаимодействовать с нервными клетками. При бессоннице, вызванной перенапряжением, лучше выпить таблетку снотворного.

Релаксация для нейронов

На голове есть несколько точек, стимулирующих перенапряженную нервную систему. Поместите пальцы обеих рук чуть выше ушей, осторожно массируйте кожу, создавая легкое давление. То же самое сделайте на верхней части головы. Наконец помассируйте виски и жевательные мышцы на щеках.

Не закрывайте голову

И одна интересная вещь. Тот факт, что мозг нуждается в достаточном количестве кислорода, объяснен выше. Но знаете ли вы, что с этим могут иметь проблемы дети? Им нравится прятаться под одеялом, часто так засыпая. Во время сна увеличивается количество выдыхаемого углекислого газа. Это снижает уровень кислорода, что нарушает правильное функционирование мозга.

Это относится и к взрослым. Во время сна обеспечьте достаточный запас свежего воздуха.

Измените мозг

Выводы ученых значительны для всех. Исследования показывают, что люди любого возраста могут изучать новые вещи, формировать новые привычки. То, чему мы учимся в жизни, кем себя окружаем, что и как решаем делать, как думаем, определяет, кто мы, какое у нас видение мира. Чем более человек открыт новым стимулам и знаниям, тем больше он развивает свой мозг.

Благодаря активному подходу можно устранить привычные, но невыгодные стереотипы. С помощью различных психологических методов можно заменить «истоптанные» пути в мозге новыми. Можно трансформировать тревожные мыслительные схемы в реалистичные, заменить отрицательное отношение к миру позитивным. Все зависит от восстановления мозга и от самого человека.

Нервные клетки не восстанавливаются? При каких условиях они погибают? Из-за стресса? Возможен ли «износ нервной системы»? О мифах и фактах мы поговорили с Александрой Пучковой, кандидатом биологических наук, старшим научным сотрудником лаборатории нейробиологии сна и бодрствования ИВНД и НФ РАН.

Нейроны и стресс

Нарушения нервной системы

Для отмирания нервных клеток должны быть серьёзные причины. Например, повреждение головного мозга и, как следствие, полное или частичное поражение нервной системы. Такое происходит во время инсульта, и тут есть два варианта развития событий. В первом случае перекрывается сосуд и кислород перестаёт поступать к участку мозга. В результате кислородного голодания происходит частичное (или полное) отмирание клеток в этой области. Во втором случае лопается сосуд и происходит кровоизлияние в мозг, клетки умирают, потому что они к этому просто не приспособлены.

Кроме того, существуют такие заболевания, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Они как раз связаны со смертью определённых групп нейронов. Это очень тяжёлые состояния, которые человек получает в результате совокупности многих факторов. К сожалению, эти заболевания нельзя предвидеть на ранних этапах или обратить вспять (хотя наука не оставляет попыток). Например, болезнь Паркинсона обнаруживают, когда у человека трясутся руки, ему сложно контролировать движения. Это значит, что 90% нейронов в области, которая всё это контролировала, уже умерли. До этого остававшиеся в живых клетки брали на себя работу погибших. В дальнейшем нарушаются умственные функции и появляются проблемы с движением.

Синдром Альцгеймера - это сложнейшее заболевание, при котором по всему мозгу начинают отмирать определённые нейроны. Человек теряет себя, теряет память. Таких людей поддерживают медикаментозно, но восстановить миллионы погибших клеток медицина пока не может.

Есть и другие, не такие известные и распространённые, заболевания, связанные с отмиранием нервных клеток. Многие из них развиваются в пожилом возрасте. Огромное количество институтов по всему миру изучают их и пытаются найти способ диагностики и лечения, ведь население земли стареет.

Нейроны потихоньку начинают отмирать и с возрастом. Это часть естественного процесса старения человека.

Восстановление нервных клеток и действие успокоительных

Если поражённый участок был не очень большой, то функции, за которые он отвечал, могут восстановиться. Это происходит благодаря пластичности мозга, его способности к компенсации. Человеческий мозг может перебросить задачи, которые решал умерший кусочек, «на плечи» других участков. Этот процесс происходит не за счёт восстановления нервных клеток, а за счёт способности мозга очень гибко перестраивать связи между клетками. Например, когда люди восстанавливаются после инсульта, снова учатся ходить и говорить - эта и есть та самая пластичность.

Здесь стоит понимать: погибшие нейроны уже не возобновляют свою работу. Что погибло, то утеряно безвозвратно. Никаких новых клеток не образуется, мозг перестраивается, чтобы те задачи, которые выполнял поражённый участок, снова решались. Таким образом, совершенно точно можно сделать вывод, что нервные клетки однозначно не восстанавливаются, но и не умирают от событий, происходящих в повседневной жизни человека. Это случается только при тяжелейших травмах и болезнях, которые имеют непосредственное отношение к сбою в работе нервной системы.

Если бы нервные клетки отмирали всякий раз, когда мы нервничаем, мы бы очень быстро становились недееспособными и затем так же быстро прекращали бы своё существование. Если нервная система полностью перестала работать, значит, организм умер.

Производители успокоительных препаратов утверждают, что их регулярное употребление при «стрессовой» жизни сохранит наши нервные клетки. В действительности они работают на уменьшение негативной реакции. Успокоительные действуют таким образом, чтобы попытка отреагировать на негативную эмоцию запускалась не так быстро. Клетки здесь совершенно ни при чём. Грубо говоря, они помогают не выходить из себя с полуоборота, выполняют функцию предотвращения. Эмоциональный стресс - нагрузка не только для нервной системы, но и для всего организма, который готовится к борьбе с несуществующим противником. Так что успокоительные помогают не включать режим «бейся или беги», когда он не нужен.

Часто употребляют словосочетание «износ нервной системы» - однако нервная система не автомобиль, её износ не связан с пробегом. Склонность к эмоциональным реакциям - это отчасти наследственность в совокупности с воспитанием и окружением.

Десятилетия дискуссий, давно вошедшие в обиход поговорки, эксперименты на мышах и овцах - но все-таки может ли мозг взрослого человека образовывать новые нейроны взамен утраченных? И если может, то как? А если не может - почему?

Порезанный палец заживет за несколько дней, сломанная кость срастется. Мириады эритроцитов сменяют друг друга короткоживущими поколениями, растут под нагрузкой мышцы: наш организм обновляется постоянно. Долгое время считалось, что на этом празднике перерождения остается один аутсайдер - головной мозг. Его важнейшие клетки, нейроны, слишком высокоспециализированны, чтобы делиться. Количество нейронов падает год от года, и хотя они так многочисленны, что потеря нескольких тысяч штук не оказывает заметного влияния, способность восстанавливаться после повреждений не помешала бы и мозгу. Однако ученым долго не удавалось обнаружить присутствия новых нейронов в зрелом мозге. Впрочем, не было и достаточно тонких инструментов, позволяющих найти такие клетки и их «родителей».

Ситуация поменялась, когда в 1977 году Майкл Каплан и Джеймс Хиндс использовали радиоактивный [ 3 H]-тимидин, способный встраиваться в новую ДНК. Ее цепочки активно синтезируют делящиеся клетки, удваивая свой генетический материал и заодно накапливая радиоактивные метки. Месяц спустя после введения препарата взрослым крысам ученые получали срезы их головного мозга. Авторадиография показала, что метки находятся в клетках зубчатой извилины гиппокампа. Все-таки они размножаются, и «взрослый нейрогенез» существует.

О людях и мышах

В ходе этого процесса зрелые нейроны не делятся, как не делятся и клетки мышечных волокон, и эритроциты: за их образование отвечают различные стволовые клетки, сохраняющие «наивную» способность размножаться. Один из потомков разделившейся клетки-предшественника становится молодой специализированной клеткой и дозревает до полнофункционального взрослого состояния. Другая дочерняя клетка остается стволовой: это позволяет поддерживать популяцию клеток-предшественников на постоянном уровне, не жертвуя обновлением окружающей их ткани.

Клетки-предшественницы нейронов нашлись в зубчатой извилине гиппокампа. Позже их обнаружили и в других частях головного мозга грызунов, в обонятельной луковице и подкорковой структуре стриатума. Отсюда молодые нейроны могут мигрировать в нужную область мозга, уже на месте дозревать и встраиваться в существующие системы связей. Для этого новая клетка доказывает соседям свою полезность: ее способность к возбуждению повышена, так что даже слабое воздействие заставляет нейрон выдавать целый залп электрических импульсов. Чем активнее клетка, тем больше связей она образует с соседями и тем быстрее стабилизируются эти связи.

Взрослый нейрогенез у людей удалось подтвердить лишь пару десятилетий спустя с помощью сходных радиоактивных нуклеотидов - в той же зубчатой извилине гиппокампа, а затем и в стриатуме. Обонятельная луковица у нас, по всей видимости, не обновляется. Однако насколько активно проходит этот процесс и как он меняется во времени, точно не ясно и сегодня.

Например, исследование 2013 года показало, что до глубокой старости каждый год обновляется примерно 1,75% клеток зубчатой извилины гиппокампа. А в 2018-м появились результаты, согласно которым образование нейронов здесь прекращается уже в подростковом возрасте. В первом случае измерялось накопление радиоактивных меток, а во втором использовались красители, избирательно связывающиеся с молодыми нейронами. Сложно сказать, какие выводы ближе к истине: трудно сопоставить редкие результаты, полученные совершенно разными методами, а тем более экстраполировать на человека работы, выполненные на мышах.

Проблемы моделей

Большинство исследований взрослого нейрогенеза проводят на лабораторных животных, которые быстро размножаются и просты в содержании. Такое сочетание признаков встречается у тех, кто имеет небольшие размеры и живет совсем недолго, - у мышей и крыс. Но в нашем мозге, который лишь заканчивает созревание к 20 годам, все может происходить совершенно иначе.

Зубчатая извилина гиппокампа - это часть коры головного мозга, хотя и примитивная. У нашего вида, как и у других долгоживущих млекопитающих, кора развита заметно сильнее, чем у грызунов. Возможно, нейрогенез охватывает весь ее объем, реализуясь по какому-нибудь собственному механизму. Прямых подтверждений этому пока нет: исследования взрослого нейрогенеза в коре больших полушарий не выполнялись ни на людях, ни на других приматах.

Зато проведены такие работы с копытными. Изучение срезов мозга новорожденных ягнят, а также овец чуть постарше и половозрелых особей не нашло делящихся клеток - предшественников нейронов в коре больших полушарий и подкорковых структурах их мозга. С другой стороны, в коре животных даже старшего возраста обнаружились уже родившиеся, но недозревшие молодые нейроны. Скорее всего, они готовы в нужный момент завершить специализацию, образовав полноценные нервные клетки и заняв место погибших. Конечно, это не совсем нейрогенез, ведь новых клеток при таком процессе не образуется. Однако интересно, что такие молодые нейроны присутствуют в тех областях мозга овец, которые у человека отвечают за мышление (кора больших полушарий), интеграцию сенсорных сигналов и сознание (клауструм), эмоции (миндалевидное тело). Велика вероятность, что и у нас в аналогичных структурах найдутся незрелые нервные клетки. Но зачем они могут понадобиться взрослому, уже обученному и опытному мозгу?

Гипотеза о памяти

Число нейронов так велико, что частью из них можно безболезненно пожертвовать. Однако, если клетка выключилась из рабочих процессов, это еще не значит, что она умерла. Нейрон может перестать генерировать сигналы и реагировать на внешние стимулы. Накопленная им информация не пропадает, а «консервируется». Этот феномен позволил Кэрол Барнс, нейрофизиологу из Аризонского университета, выдвинуть экстравагантное предположение о том, что именно так мозг накапливает и разделяет воспоминания о различных периодах жизни. По мнению профессора Барнс, время от времени в зубчатой извилине гиппокампа появляется группа молодых нейронов для записи нового опыта. Через некоторое время - недели, месяцы, а может, и годы - все они переходят в состояние покоя и сигналов больше не подают. Именно поэтому память (за редчайшими исключениями) не сохраняет ничего, что происходило с нами до третьего года жизни: доступ к этим данным в какой-то момент оказывается заблокирован.

Учитывая, что зубчатая извилина, как и гиппокамп в целом, отвечает за перенос информации из кратковременной памяти в долговременную, такая гипотеза выглядит даже логичной. Однако требуется еще доказать, что гиппокамп взрослых людей действительно образует новые нейроны, причем в достаточно большом количестве. Для проведения экспериментов имеется лишь весьма ограниченный набор возможностей.

История со стрессом

Обычно препараты человеческого мозга получают во время вскрытия или нейрохирургических операций, как при височной эпилепсии, припадки которой не поддаются медикаментозному лечению. Оба варианта не позволяют проследить, как интенсивность взрослого нейрогенеза влияет на работу мозга и поведение.

Такие эксперименты проводились на грызунах: образование новых нейронов подавлялось направленным гамма-излучением или выключением соответствующих генов. Это воздействие повышало склонность животных к депрессии. Неспособные к нейрогенезу мыши почти не радовались подслащенной воде и быстро оставляли попытки держаться на плаву в заполненной водой емкости. Содержание в их крови кортизола - гормона стресса - оказывалось даже выше, чем у мышей, стрессированных обычными методами. Они были более склонны впадать в зависимость от кокаина и хуже восстанавливались после инсульта.

К этим результатам стоит сделать одно важное замечание: возможно, что показанная связь «меньше новых нейронов - острее реакция на стресс» замыкается сама на себя. Неприятные события жизни снижают интенсивность взрослого нейрогенеза, из-за чего животное становится чувствительнее к стрессам, поэтому скорость образования нейронов в мозге падает - и так далее по кругу.

Бизнес на нервах

Несмотря на отсутствие точных сведений о взрослом нейрогенезе, уже появились бизнесмены, готовые построить на нем доходное дело. Еще с начала 2010-х компания, продающая воду из родников Канадских Скалистых гор, выпускает бутылки Neurogenesis Happy Water . Утверждается, что напиток стимулирует образование нейронов за счет содержащихся в нем солей лития. Литий в самом деле считается полезным для мозга препаратом, хотя в таблетках его куда больше, нежели в «счастливой воде». Действие чудо-напитка проверили нейробиологи из Университета Британской Колумбии. 16 дней они поили крыс «счастливой водой», а контрольную группу - простой, из-под крана, а потом рассмотрели срезы зубчатых извилин их гиппокампа. И хотя у грызунов, пивших Neurogenesis Happy Water , новых нейронов появилось на целых 12% больше, их общее число оказалось невелико и говорить о статистически достоверном преимуществе нельзя.

Пока мы можем лишь констатировать, что взрослый нейрогенез в головном мозге представителей нашего вида однозначно существует. Возможно, он продолжается до глубокой старости, а может, только до подросткового возраста. На самом деле это не так важно. Интереснее то, что рождение нервных клеток в зрелом мозге человека вообще происходит: от кожи или от кишечника, обновление которых идет постоянно и интенсивно, главный орган нашего тела отличается количественно, но не качественно. И когда сведения о взрослом нейрогенезе сложатся в цельную детальную картину, мы поймем, как перевести это количество в качество, заставив мозг «ремонтироваться», восстанавливать работу памяти, эмоций - всего того, что мы зовем своей жизнью.

Нервные клетки мозга с 1928 года носят клеймо, данное им испанским нейрогистологом Сантьяго Рамон-И-Халемом : нервные клетки не восстанавливаются . В первой половине XX века было логично прийти к такому выводу, так как к этому времени учёные знали лишь то, что мозг в процессе жизни уменьшается в объёме, а нейроны не могут делиться. Но наука не стоит на месте, и с тех пор в области нейробиологии сделана масса открытий. Оказывается, отмирание нервных клеток мозга такой же постоянный и естественный процесс, как и их обновление: в разных участках нервной ткани восстановление происходит со скоростью от 15 до 100% в год. На основании существующих сегодня данных, учёные смело могут сказать: нервные клетки восстанавливаются , и это научно доказанный факт. В истинности данного суждения мы попробуем разобраться на страницах нашего электронного журнала.

Нервные клетки мозга не восстанавливаются: первое опровержение

Нервные клетки мозга стали заложниками научного авторитета. Сегодня уже ставшее крылатым утверждение испанского учёного многие люди с самого детства воспринимают как истину. А всё почему? Будучи нобелевским лауреатом 1906 года, Сантьяго Рамон-И-Халем пользовался большим уважением у современников. Поэтому его предположение о не восстановлении нервных клеток долгое время никто не решался опровергнуть. И лишь к концу прошлого столетия (только к 1999 году) сотрудники факультета психологии Принстонского университета Элизабет Гоулд и Чарлз Гросс доказали с помощью эксперимента, что зрелый мозг может продуцировать новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день, причём этот процесс, именуемый нейрогенезом, происходит в течение всей жизни. Результаты исследований учёные опубликовали в авторитетном журнале «Science ».

designua / bigstock.com

Нейробиология – прогресс через 100 лет

Опыты учёные проводили на обезьянах – генетически похожих на людей предках. Чтобы обнаружить новые нервные клетки мозга, Гоулд и Гросс ввели приматам специальное вещество-метку BrdU. Отметим, что эта метка включается исключительно в ДНК тех клеток, которые активно делятся. После инъекции, в разное время (от 2 часов до 7 дней), исследователи тестировали кору головного мозга подопытных.

Исполнение когнитивных функций заставляет нейроны делиться

Новые клетки с ДНК, содержащие BrdU, были обнаружены в трех разных зонах головного мозга из четырёх тестируемых: в префронтальной, темпоральной и задней париетальной областях. Известно, что все эти области отвечают за когнитивные функции, то есть планирование, реализацию кратковременной памяти, узнавание объектов и лиц и пространственную ориентацию. Интересно, что ни одной новой клетки не образовалось в стриальной коре, которая ответственна за самые первые, более примитивные, операции, связанные с визуальным анализом. В связи с этим, Гоулд и Гросс предположили, что новые клетки могут быть важны для процесса обучения и памяти, являясь чистыми «листами бумаги», на которых записывается новая информация и новые навыки.

Но это ещё не всё

Наблюдения за «новичками» показали наличие у них длинных отростков – аксонов, а также способность узнавать определенные белки, которые являются нейроноспецифичными. За счёт этого учёные смогли сделать вывод, что вновь образованные клетки обладают всеми характеристиками нейронов.

designua / bigstock.com

Нейрогенезис существует. Окончательные результаты исследований Гоулд и Гросса

Как пояснили Гоулд и Гросс, новые клетки начинали размножаться в области мозга, которая называется субвентрикулярная зона (svz), и уже оттуда мигрировали в кору – к местам их постоянного пребывания, где и созревали до взрослого состояния.

Другими учёными уже было установлено, что svz – источник нейрональных стволовых клеток, – клеток, которые могут дать жизнь любой специализированной клетке нервной системы

Результаты исследований Гоулд и Гросса свидетельствуют о том, что нейрогенезис есть, и он играет очень важную роль в реализации высшей нервной деятельности головного мозга.

Гэйдж и Эриксон: нервные клетки мозга появляются в гиппокампе

Исследования Фреда Гэйджа из Салковского института биологических исследований (Калифорния) и Питера Эриксона из Салгренского университета (Швеция) подтвердили возможность появления новых нервных клеток в гиппокампе взрослых приматов, включая человека.

Гиппокамп – часть лимбической системы головного мозга. Участвует в механизмах формирования эмоций, консолидации памяти (то есть перехода кратковременной памяти в долговременную)

Учёные изъяли гиппокампальную ткань у пяти пациентов, которые умерли от рака. В своё время этим пациентам ввели инъекцию BrdU, чтобы найти раковые клетки. Гэйжд и Эриксон у всех умерших обнаружили большое количество нейронов, помеченных BrdU в гиппокампальной ткани. Важно, что возраст этих людей перед смертью был в пределах 57-72 лет. Это доказывает не только то, что нервные клетки восстанавливаются, но и то, что они образуются в гиппокампе в течение всей жизни человека.

Аутоиммунные лейкоциты восстанавливают нервные клетки. Исследование израильских учёных

К 2006 году появилось много доказательств того, что нервные клетки всё-таки восстанавливаются. Но никто, кроме израильских учёных, прежде не задавался вопросом: а как мозг узнаёт, что пора начать процесс регенерации?

Озадачившись этим вопросом, исследователи перебрали все виды клеток, которые были обнаружены ранее в голове у людей. Успешным оказалось изучение одного из подвидов лейкоцитов – Т-лимфоцитов. Специалисты предположили, что эти аутоиммунные лейкоциты, в основе которых лежат реакции иммунитета, направленные против собственных органов или тканей, занимаются не разрушением, а восстановлением нервной ткани.

Учёные сделали предположение, исходя из факта, что при повреждениях нервной ткани аутоиммунные Т-лимфоциты помогают собственным лейкоцитам – резидентам мозга. Они вместе уничтожают вредные вещества, образующиеся в поврежденных участках.

Верна ли теория?

Чтобы проверить теорию, группа во главе с профессором Шварц, провела три серии экспериментов с мышами. Животных помещали в среду, стимулирующую их умственную и физическую активность. Для объективности результатов использовались три вида животных.

У здоровых мышей во время опытов начиналось усиленное формирование нервных клеток в гиппокампе – области головного мозга, отвечающей за память (это опять же доказывает верность исследований Гэйджа и Эриксона). Затем ученые повторили эксперимент, только с мышами, страдающими серьезной лейкопенией - дефицитом лейкоцитов (в том числе Т-лимфоцитов) в крови. У них в аналогичных условиях образовалось значительно меньше новых нервных клеток. Третий эксперимент провели на мышах, обладающих всеми важными лейкоцитами, за исключением T-лимфоцитов. И получили результат, идентичный второй части экспериментов.

Пониженное формирование нервных клеток подтвердило, что T-лимфоциты - существенные факторы нейрогенезиса. Причем способствовали формированию новых нейронов именно T-лимфоциты – аутоиммунные «убийцы клеток». Именно они отдавали первичную команду на восстановление нервных клеток. Для подтверждения своего вывода ученые ввели T-лимфоциты мышам с лейкопенией. И процесс формирования клеток мозга ускорился.

Восстанавливается по 700 нейронов в день. Исследования шведских учёных

Скорость, с которой восстанавливаются нервные клетки, измерили шведские ученые из Каролинского института. Оказалось, что она может достигать 700 новых нейронов в день.

К такому выводу учёные пришли в результате долгих исследований. Специалистов заинтересовала ситуация, происходившая в 50-е годы прошлого столетия. В это время проводились наземные ядерные испытания. Тогда они сильно навредили не только окружающей среде, выпустив в атмосферу радиоактивный изотоп – углерод-14, но и нанесли ущерб здоровью человека.

Научные сотрудники изучили нервные клетки людей, заставших испытания. Как выяснилось, они впитали в себя изотоп в повышенной концентрации, и он навсегда встроился в цепочки ДНК. Углерод-14 позволил определить возраст клеток. Выяснилось, что нервные клетки появлялись в разное время. А это значит, в течение всей жизни, наряду со старыми, рождались и новые.

И старость может быть в радость

На прошедшем недавно в Санкт-Петербурге Всемирном конгрессе психиатров известный немецкий нейробиолог профессор Геттингенского университета Гарольд Хютер заверил:

«Нервная ткань восстанавливается в любом возрасте. В 20 лет процесс идет интенсивно, а в 70 – медленно. Но идет».

Ученый привел в пример наблюдения канадских коллег за монахинями преклонного возраста. Специалисты наблюдали за женщинами 100 и более лет. Исследования их головного мозга на магнитно-резонансной томографии показали, что всё в порядке, и никаких проявлений старческого слабоумия нет.

По словам немецкого профессора, всё дело в образе жизни и мышлении этих женщин, которые постоянно чему-то учатся и учат. Монахини по своей натуре скромны и имеют устойчивые представления об устройстве мира. Они придерживаются активной жизненной позиции и молятся, рассчитывая изменить людей к лучшему. Впрочем, как утверждает Гарольд Хютер, таких результатов может добиться каждый, ухаживающий за собой, человек.

Итак, данные результаты исследований, которые свидетельствуют о том, что нервные клетки всё-таки восстанавливаются, помогают развеять не только народный миф. Они открывают новые пути лечения таких заболеваний нервной системы, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона.

Известно, что эти заболевания характеризуются тем, что нервные клетки либо погибают, либо теряют свою функцию. Недуг начинает прогрессировать, когда потеря нейронов достигает критического уровня. Возможно, с помощью научных открытий в области нейробиологии ученым удастся найти способы воздействия на нейрогенез. А значит, появится возможность помочь людям, мучающимся от «нервных» болезней, искусственно активировав производство новых нейронов в определенных областях мозга.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .