В научном сообществе довольно долго господствовала теория о статичности и невозобновляемости нервной системы. Было принято считать, что на протяжении всей жизни мозг человека оперирует тем количеством нейронов (нервных клеток), которые ему достались при рождении. Широкое распространение получил миф о том, что нервные клетки не восстанавливаются, который подогревался информацией о закономерной гибели нейронов с первых дней жизни.
Дело в том, что новые нервные клетки не появляются в ходе деления, как это происходит в других органах и тканях организма, а образуются в ходе нейрогенеза. Этот процесс начинается с деления клеток-предшественников нейронов (или нейронных стволовых клеток). Далее они мигрируют, дифференцируются и образуют полностью функционирующий нейрон. Нейрогенез наиболее активен во время внутриутробного развития.
Впервые сообщение об образовании новых нервных клеток во взрослом организме млекопитающих появилось ещё в 1962 году. Но тогда результаты работы Джозефа Олтмана (Joseph Altman), опубликованные в журнале Science, не были восприняты всерьёз, и признание нейрогенеза отложилось почти на двадцать лет.
С тех пор неоспоримые доказательства существования этого процесса во взрослом организме были получены для певчих птиц, грызунов, амфибий и некоторых других животных. И только в 1998 году нейробиологам во главе с Питером Эрикссоном (Peter Eriksson) и Фредом Гейгом (Fred Gage) удалось продемонстрировать образование новых нейронов в гиппокампе человека, чем было доказано существование нейрогенеза в головном мозге взрослых людей.
Сейчас исследование нейрогенеза является одним из самых приоритетных направлений в нейробиологии. В частности, учёные и медики видят в нём большой потенциал для лечения дегенеративных заболеваний нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона.
Вплоть до настоящего момента считалось, что нейрогенез в головном мозге взрослых млекопитающих локализован в двух областях, которые связанны с памятью (гиппокамп) и обонянием (обонятельные луковицы).
Но в последние несколько лет нейробиологи из Университета Мичигана (MSU) впервые показали, что мозг млекопитающих на протяжении периода полового созревания наращивает количество клеток в миндалевидном теле (миндалине) и взаимосвязанных с ним областях. Причём происходит как увеличение числа нейронов, так и клеток нейроглии – вспомогательных клеток нервной ткани.
Миндалины реагируют на зрительные, слуховые, обонятельные и кожные раздражения, а также на сигналы внутренних органов. На основе полученной информации они участвуют в формировании эмоциональных и двигательных реакций, оборонительного и полового поведения, и многого другого. Миндалевидное тело играет важную роль в восприятии неких социальных ориентиров. Например, хомяки с его помощью анализируют запах феромонов, что обеспечивает общение между животными, а люди воспринимают мимику и язык тела друг друга на основе зрительной информации.
«Мы предположили, что новые нейроны, которые добавляются в эти области головного мозга в период полового созревания, могут оказывать непосредственное влияние на репродуктивную функцию взрослых особей», ‒ рассказывает ведущий автор исследования Мэгги Мор (Maggie Mohr).
|
Для проверки своей гипотезы Мор в сотрудничестве с профессором психологии Шерил Сиск (Cheryl Sisk) вводили юным самцам сирийских хомячков (Mesocricetus auratus) химический маркер, с помощью которого можно отслеживать появление и дальнейшие перемещения новых нейронов. Инъекции делали с 28 по 49 день после рождения. Через четыре недели после последнего введения препарата, при достижении половой зрелости грызунам дали возможность спариться, после чего проанализировали их мозг.
Согласно данным, опубликованным в журнале PNAS, новые нервные клетки, появившиеся в период полового созревания, были доставлены прямиком в миндалины и смежные области мозга хомячков. А некоторые из них были включены в нейронные сети, которые обеспечивают социальное и сексуальное поведение.
В официальном пресс-релизе исследователи подчёркивают, что им не только удалось доказать выживание новых клеток в зрелом возрасте, но и показать, что они включаются в работу мозга и предназначены для адаптации к «взрослой» жизни.
Авторы работы настроены весьма оптимистично и надеются, что их работа прольёт свет и на человеческий мозг. Ведь, несмотря на более сложные взаимоотношения между людьми, функции миндалин у нас и хомячков весьма схожи. Вполне вероятно, что именно процесс образования новых нейронов в период полового созревания оказывается решающим в способности людей социализироваться во взрослом человеческом обществе.
Нервная система является самой сложной и мало изученной частью нашего организма. Она состоит из 100 миллиардов клеток – нейронов, и глиальных клеток, которых примерно в 30 раз больше. К нашему времени ученым удалось изучить только 5% нервных клеток. Все остальные пока загадка, которую медики стараются разгадать любыми методами.
Нейрон: строение и функции
Нейрон – главный структурный элемент нервной системы, эволюционировавший с нейроефекторных клеток. Функция нервных клеток заключается в ответе на раздражители сокращением. Это клетки, которые способны передавать информацию с помощью электрического импульса, химическим и механическим путями.
За исполняющими функциями нейроны бывают двигательными, чувствительными и промежуточными. Чувствительные нервные клетки передают информацию от рецепторов в головной мозг, двигательные – к мышечным тканям. Промежуточные нейроны способны выполнять и ту, и другую функции.
Анатомически нейроны состоят из тела и двух типов отростков – аксонов и дендритов. Дендритов зачастую есть несколько, их функция в улавливании сигнала от других нейронов и создании связей между нейронами. Аксоны предназначены для передачи того самого сигнала на другие нервные клетки. Снаружи нейроны покрыты специальной оболочкой, из специального белка – миелина. Он склонен к самообновлению на протяжении всей человеческой жизни.
Как же выглядит передача того самого нервного импульса
? Представим, что Вы взялись рукой за горячую ручку сковороды. В тот момент реагируют рецепторы, находящиеся в мышечной ткани пальцев рук. С помощью импульсов, они посылают информацию в главный мозг. Там информация «переваривается» и формируется ответ, который отправляется обратно к мышцам, субъективно проявляясь чувством жжения.
Нейроны, восстанавливаются ли они?
Еще в детстве нам мама говорила: береги нервную систему, клетки не восстанавливаются. Тогда такая фраза звучала как то пугающе. Если клетки не восстанавливаются, что же делать? Как уберечься от их гибели? На такие вопросы должна бы ответить современная наука. В общей сложности не все так плохо и страшно. Весь организм имеет большие возможности восстановления, почему же нервные клетки не могут. Ведь после черепно-мозговых травм, инсультов, когда идет существенное повреждения тканей мозга, он как то возвращает себе утраченные функции. Соответственно в нервных клетках, что-то происходит.
Еще при зачатии в организме «программируется» отмирание нервных клеток. Некоторые исследования говорят о гибели 1% нейронов в год
. В таком случае лет за 20, мозг износился бы вплоть до невозможности человеком выполнять самые простые вещи. Но так не происходит, и мозг способен полноценно функционировать к глубокой старости.
Сначала ученые проводили исследование восстановления нервных клеток у животных. После повреждения мозга у млекопитающих, оказалось, что имеющиеся нервные клетки разделились пополам, и образовалось два полноценных нейрона, в итоге функции мозга восстановились. Правда, такие способности обнаружили только в молодых животных. В старых млекопитающих увеличения клеток не произошло. В дальнейшем опыты проводили на мышах, их запускали в большой город, тем самым заставляя искать выход. И заметили интересную вещь, количество нервных клеток у подопытных мышей увеличилось, в отличие от тех, которые жили в обычных условиях.
Во всех тканях организма, восстановление происходит путем деления существующих клеток
. После проведение исследований нейрона, медики твердо заявили: нервная клетка не делится. Однако это ничего не значит. Новые клетки могут образоваться путем нейрогенеза, который начинается во внутриутробном периоде и продолжается всю жизнь. Нейрогенез – это синтез новых нервных клеток с предшественников – стволовых клеток, которые в последующем мигрируют, дифференцируются и превращаются в зрелые нейроны. Впервые сообщение о таком восстановлении нервных клеток появилось еще в 1962 году. Но оно ничем не подкреплялось, соответственно не имело никакого значения.
Примерно двадцать лет назад, новые исследования показали, что нейрогенез существует в мозге . У птиц, начинавших много петь весной, количество нервных клеток возрастало вдвое. После завершения певчего периода, количество нейронов опять уменьшалось. В дальнейшем было доказано, что нейрогенез может происходить только в некоторых участках мозга. Одним из них является область вокруг желудочков. Вторым — гиппокамп, расположенный возле бокового желудочка мозга, и отвечающий за память, мышление и эмоции. Поэтому способность запоминать и размышлять, изменяются в течение жизни, вследствие воздействия разных факторов.
Как видно из вышесказанного, хоть мозг на 95% еще не изучен, имеются достаточно фактов, подтверждающих, что нервные клетки восстанавливаются.
Несмотря на тот факт, что нейрогенез продолжительное время считался фантастикой, а биологи в один голос утверждали, будто восстановить потерянные нейроны невозможно, все же на деле это оказалось вовсе не так. Человеку необходимо просто придерживаться здоровых привычек в своей жизни.
Нейрогенез – это сложный процесс, в котором мозг человека создает новые нейроны и их соединения.
Обычному человеку, на первый взгляд, вышеописанный процесс может показаться слишком сложным для восприятия. Еще буквально вчера, ученые со всего мира выдвигали тезис о том, что к преклонному возрасту мозг человека теряет свои нейроны: они расщепляются и процесс этот необратим.
Более того, предполагалось, что травма или злоупотребление алкоголем обрекали человека на неизбежную потерю гибкости сознания (маневренность и активность мозга), которая характеризует здорового человека, придерживающегося здоровых же привычек.
Но сегодня уже сделан шаг по направлению к слову, которое вселяет в нас надежду: и слово это - нейропластичность.
Да, это абсолютная правда, что с возрастом наш мозг меняется, что повреждения и вредные привычки (алкоголь, табак) наносят ему вред. Но мозг обладает способностью к регенерации, он может вновь создавать нервные ткани и мостики-связи между ними.
Но для того чтобы это удивительное действие случилось, нужно, чтобы человек действовал, чтобы он был активным и всячески стимулировал природные способности своего мозга.
- все, что вы делаете и о чем вы думаете, реорганизует ваш мозг
- человеческий мозг весит всего килограмм-полтора, и при этом потребляет почти 20% всей имеющейся в организме энергии
- все, что мы делаем - читаем, изучаем или даже просто разговариваем с кем-то, - вызывает удивительные изменения в структуре мозга. То есть абсолютно все, что мы делаем и что думаем, идет на пользу
- если наша повседневная жизнь наполнена стрессом или тревогами, которые буквально захватывают нас, то, как правило, такие регионы, как гиппокамп (связанный с памятью) неизбежно поражаются
- мозг подобен скульптуре, которая формируется из наших эмоций, мыслей, действий и ежедневных привычек
- такая внутренняя карта требует огромного количества «ссылок», связей, «мостов» и «магистралей», а также сильных импульсов, которые позволяют нам оставаться на связи с реальностью
5 принципов для стимулирования нейрогенеза
1. Физические упражнения
Физическая активность и нейрогенез напрямую связаны.
Всякий раз, как мы заставляем работать свое тело (будь то прогулка, плавание или тренировка в тренажерном зале), мы способствуем оксигенации своего мозга, то есть насыщаем его кислородом.
В дополнение к тому, что к мозгу приливает более чистая и более насыщенная кислородом кровь, стимулируется еще и выработка эндорфинов.
Эндорфины улучшают наше настроение, и, таким образом, позволяют бороться со стрессом, позволяя укреплять многие нервные структуры.
Другими словами, любая деятельность, которая снижает уровень стресса, способствует нейрогенезу. Вам остается лишь найти подходящий вид занятий (танцы, ходьба, езда на велосипеде и т.д.).
2. Гибкий ум - сильный мозг
Существует множество способов поддержания гибкости ума. Для этого его нужно стараться поддерживать в режиме бодрствования, тогда он будет способен быстро «обрабатывать» все входящие данные (которые поступают из окружающей среды).
Добиться этого можно при помощи различных занятий. Оставляя в стороне вышеупомянутые физические нагрузки, отметим следующие:
- чтение - читайте каждый день, это поддерживает ваш интерес и любознательность ко всему происходящему вокруг (и к новым дисциплинам, в частности).
- изучение иностранного языка.
- игра на музыкальном инструменте.
- критическое восприятие вещей, поиски правды.
- открытость ума, восприимчивость ко всему окружающему, социализация, путешествия, открытия, увлечения.
3. Рацион питания
Одним из главных врагов для здоровья мозга является пища, богатая насыщенными жирами. Потребление полуфабрикатов и ненатуральных продуктов питания замедляет нейрогенез.
- Очень важно стараться придерживаться низкокалорийной диеты. Но при этом питание должно быть разнообразным и сбалансированным, чтобы не было дефицита питательных веществ.
- Всегда помните, что наш мозг нуждается в энергии, и по утрам, к примеру, он будет нам очень благодарен за что-нибудь сладенькое.
- Тем не менее, эту глюкозу желательно предоставить ему посредством кусочка фрукта или темного шоколада, ложечкой меда или чашкой овсянки…
- А продукты, богатые жирными кислотами Омега-3, несомненно, являются наиболее подходящими для поддержания и активизации нейрогенеза.
4. Секс тоже помогает
Секс - еще один великий архитектор нашего мозга, естественный двигатель нейрогенеза. Не можете угадать причину такой связи? А дело вот в чем:
- Секс не только снимает напряжение и регулирует стресс, но и обеспечивает нас мощным энергетическим зарядом, который стимулирует отделы мозга, отвечающие за память.
- А такие гормоны, как серотонин, дофамин или окситоцин, вырабатываемые в моменты половой близости с партнером идут на пользу для создания новых нервных клеток.
5. Медитация
Польза медитации для нашего мозга неоспорима. Эффект настолько же удивителен, насколько и прекрасен:
- Медитация способствует развитию определенных познавательных способностей, а именно вниманию, памяти, концентрации.
- Она позволяет нам лучше понимать реальность и правильно направлять свои тревоги, управлять стрессом.
- Во время медитации наш мозг работает в другом ритме: он производит более высокие альфа-волны, которые постепенно генерируют гамма-волны.
- Данный тип волн способствует расслаблению, одновременно стимулируя нейрогенез и нейронную связь.
Несмотря на то что медитировать нужно научиться (это займет какое-то время), обязательно сделайте это, так как это прекрасный подарок для вашего ума и общего благополучия.
В заключение отметим, что все эти 5 принципов, о которых мы говорили на самом деле вовсе не так сложны, как можно было предположить. Попробуйте реализовать их на практике и позаботьтесь о здоровье своего мозга.
Будьте спокойными вместе с
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 .
