Du har helt sikkert ofte hørt udsagnet: "Nerveceller genopretter ikke." Denne ene af de populære misforståelser blev imidlertid for nylig afvist af forskere.
Den 15. oktober 1999 offentliggjorde tidsskriftet Science en undersøgelse foretaget af Elizabeth Gould og Charles Gross, ansatte ved Institut for Psykologi ved Princeton University. Det demonstrerede, at hjernen hos store aber producerer flere tusinde nye neuroner om dagen gennem hele livet. Denne proces er blevet kaldt neurogenese. I samme år blev det fundet, at neurogenese også udføres i den menneskelige hjerne. Selve processen blev dog opdaget endnu tidligere.
I 1965 opdagede videnskabsmand Dzhokhev Altman det i hippocampus (en del af hjernen) af en rotte, og 15 år senere opdagede en medarbejder ved Rockefeller University Fernando Notteb det på kanariefugl. Ifølge Nottebas opdagelse dannes sangfugles nerveceller i "hjernens" vokalcenter.
Ikke desto mindre, på trods af at nervecellerne gendannes, er det ikke malplaceret at tage sig af neuroner, fordi de som bekendt ofte dør under forhold med alvorlig stress med skader, forgiftning osv. Dog er funktionen af døde nerveceller overtaget af levende celler … Så en sund nervecelle kan erstatte op til ni døde.
Det populære udtryk "Nerveceller genopretter ikke" opfattes af alle fra barndommen som en uforanderlig sandhed. Dette aksiom er imidlertid intet andet end en myte, og nye videnskabelige data afviser det.
Naturen sætter en meget høj sikkerhedsmargen i den udviklende hjerne: under embryogenese dannes et stort overskud af neuroner. Næsten 70% af dem dør, før barnet er født. Den menneskelige hjerne mister fortsat neuroner efter fødslen gennem hele livet. Denne celledød er genetisk programmeret. Selvfølgelig dør ikke kun neuroner, men også andre celler i kroppen. Kun alle andre væv har en høj regenerativ kapacitet, det vil sige, at deres celler deler sig og erstatter de døde. Regenereringsprocessen er mest aktiv i epitelcellerne og hæmatopoietiske organer (rød knoglemarv). Men der er celler, hvor de gener, der er ansvarlige for reproduktion ved division, er blokeret. Ud over neuroner inkluderer disse celler hjertemuskelceller. Hvordan klarer folk at opretholde intelligens indtil meget høj alder,hvis nerveceller dør og ikke fornyes?
Salgsfremmende video:
En af de mulige forklaringer: ikke alle neuroner “arbejder” samtidigt i nervesystemet, men kun 10% af neuroner. Denne kendsgerning citeres ofte i populær og endda videnskabelig litteratur. Jeg har gentagne gange været nødt til at diskutere denne erklæring med mine indenlandske og udenlandske kolleger. Og ingen af dem forstår, hvor denne figur kom fra. Enhver celle lever og "fungerer" på samme tid. I hver neuron finder metaboliske processer sted hele tiden, proteiner syntetiseres, nerveimpulser genereres og transmitteres. Lad os derfor forlade hypotesen om "hvilende" neuroner, og lad os henvende os til en af nervesystemets egenskaber, nemlig dets usædvanlige plasticitet.
Betydningen af plasticitet er, at funktionerne hos de døde nerveceller overtages af deres overlevende "kolleger", der øges i størrelse og danner nye forbindelser, der kompenserer for de tabte funktioner. Den høje, men ikke ubegrænsede effektivitet af en sådan kompensation kan illustreres ved eksemplet med Parkinsons sygdom, hvor der er en gradvis død af neuroner. Det viser sig, at indtil ca. 90% af neuroner i hjernen dør, vises de kliniske symptomer på sygdommen (rysten i lemmerne, begrænsning af mobilitet, ustabil gangart, demens), det vil sige personen ser praktisk ud. Dette betyder, at en levende nervecelle kan erstatte ni døde.
Men nervesystemets plasticitet er ikke den eneste mekanisme, der tillader bevarelse af intelligens til en moden alderdom. Naturen har også et tilbagefald - fremkomsten af nye nerveceller i hjernen hos voksne pattedyr eller neurogenese.
Den første rapport om neurogenese dukkede op i 1962 i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Science. Artiklen havde titlen "Er der nye neuroner, der dannes i hjernen hos voksne pattedyr?" Dens forfatter, professor Joseph Altman fra Purdue University (USA), ødelagde ved hjælp af en elektrisk strøm en af strukturerne i rottehjernen (den laterale genikulaterede krop) og injicerede der et radioaktivt stof, der trænger ind i de nyligt opståede celler. Et par måneder senere opdagede forskeren nye radioaktive neuroner i thalamus (del af forhjernen) og hjernebarken. I løbet af de næste syv år offentliggjorde Altman flere flere undersøgelser, der beviste eksistensen af neurogenese i hjernen hos voksne pattedyr. Men i 1960'erne forårsagede hans arbejde kun skepsis blandt neurovidenskabere, deres udvikling fulgte ikke.
Og kun tyve år senere blev "genopdaget" neurogenese, men allerede i fuglenes hjerne. Mange sangfuglforskere har bemærket, at den mandlige kanariefugl Serinus canaria under hver parringssæson synger en sang med nye "knæ". Desuden vedtager han ikke nye trillinger fra sine brødre, da sangene blev opdateret isoleret. Forskere begyndte at studere i detaljer det vigtigste vokalcenter for fugle, der ligger i en særlig del af hjernen, og fandt ud af, at i slutningen af parringssæsonen (i kanariefugle forekommer det i august og januar), døde en betydelig del af neuronerne i vokalcentret sandsynligvis på grund af overdreven funktionel belastning … I midten af 1980'erne formåede professor Fernando Notteboom fra Rockefeller University (USA) at viseat hos voksne mandlige kanariefugle sker processen med neurogenese konstant i vokalcentret, men antallet af dannede neuroner er udsat for sæsonudsving. Toppen af neurogenese i kanariefugl finder sted i oktober og marts, det vil sige to måneder efter parringstiden. Derfor opdateres "musikbiblioteket" med den mandlige kanarisange regelmæssigt.
I slutningen af 1980'erne blev neurogenese også opdaget hos voksne padder i laboratoriet hos Leningrad-videnskabsmanden professor A. L. Polenov.
Hvor kommer nye neuroner fra, hvis nerveceller ikke deler sig? Kilden til nye neuroner hos både fugle og padder viste sig at være neuronale stamceller fra hjernens ventrikler. Under udviklingen af fosteret er det fra disse celler, at nervesystemets celler dannes: neuroner og gliaceller. Men ikke alle stamceller bliver til celler i nervesystemet - nogle af dem “gemmer sig” og venter i vingerne.
Det er blevet vist, at nye neuroner stammer fra stamceller fra den voksne organisme og hos lavere hvirveldyr. Det tog dog næsten femten år at bevise, at en lignende proces forekommer i pattedyrets nervesystem.
Udviklingen af neurovidenskab i begyndelsen af 1990'erne førte til opdagelsen af "nyfødte" neuroner i hjernen hos voksne rotter og mus. De blev for det meste fundet i de evolutionært gamle dele af hjernen: de olfaktoriske pærer og hippocampus cortex, som hovedsagelig er ansvarlige for følelsesmæssig adfærd, respons på stress og regulering af pattedyrs seksuelle funktioner.
Ligesom hos fugle og lavere hvirveldyr, hos pattedyr, er neuronale stamceller placeret i nærheden af hjernens laterale ventrikler. Deres transformation til neuroner er meget intensiv. Hos voksne rotter dannes ca. 250.000 neuroner fra stamceller pr. Måned, der erstatter 3% af alle neuroner i hippocampus. Levetiden for sådanne neuroner er meget høj - op til 112 dage. Neuronale stamceller bevæger sig langt (ca. 2 cm). De er også i stand til at migrere til den olfaktoriske pære og blive neuroner der.
Olfaktoriske pærer i pattedyrets hjerne er ansvarlige for opfattelsen og den primære behandling af forskellige lugte, herunder genkendelse af feromoner - stoffer, der i deres kemiske sammensætning er tæt på kønshormoner. Seksuel adfærd hos gnavere reguleres primært af produktionen af feromoner. Hippocampus er placeret under hjernehalvkuglerne. Funktionerne i denne komplekse struktur er forbundet med dannelsen af kortvarig hukommelse, realiseringen af visse følelser og deltagelse i dannelsen af seksuel adfærd. Tilstedeværelsen af konstant neurogenese i olfaktorisk pære og hippocampus hos rotter forklares ved det faktum, at disse strukturer i gnavere bærer den vigtigste funktionelle belastning. Derfor dør nerveceller i dem ofte, hvilket betyder, at de skal fornyes.
For at forstå, hvilke forhold der påvirker neurogenesen i hippocampus og olfaktorisk pære, byggede professor Gage fra Salk University (USA) en miniatureby. Musene spillede der, lavede fysisk træning, ledte efter udgange fra labyrinterne. Det viste sig, at i "urbane" mus opstod der nye neuroner i meget større antal end i deres passive slægtninge, fast i et rutinemæssigt liv i et vivarium.
Stamceller kan fjernes fra hjernen og transplanteres i en anden del af nervesystemet, hvor de bliver neuroner. Professor Gage og hans kolleger gennemførte flere lignende eksperimenter, hvoraf de mest imponerende var følgende. Et stykke hjernevæv indeholdende stamceller blev transplanteret i den ødelagte nethinden i et rotteøje. (Den lysfølsomme indre øjenvæg har en "nervøs" oprindelse: den består af modificerede neuroner - stænger og kegler. Når det lysfølsomme lag ødelægges, begynder blindhed at komme.) De transplanterede hjernestamceller blev til retinalneuroner, deres processer nåede den optiske nerve, og rotten genvandt sit syn! Desuden opstod der ikke nogen transformation med dem under transplantation af hjernestamceller i et intakt øje. Sandsynligvis, når nethinden er beskadiget, produceres der nogle stoffer (f.eks.de såkaldte vækstfaktorer), som stimulerer neurogenese. Den nøjagtige mekanisme for dette fænomen er dog stadig ikke klar.
Forskere stod over for opgaven med at vise, at neurogenese ikke kun forekommer hos gnavere, men også hos mennesker. Til dette formål udførte forskere under ledelse af professor Gage for nylig sensationelt arbejde. På en af de amerikanske kræftklinikker tog en gruppe patienter med uhelbredelige ondartede svulster det kemoterapeutiske lægemiddel bromodioxyuridin. Dette stof har en vigtig egenskab - evnen til at akkumulere i de forskellige celler i forskellige organer og væv. Bromodioxyuridin er inkorporeret i modercellens DNA og opbevares i datterceller, efter moderens celler deler sig. Patologiske undersøgelser har vist, at neuroner, der indeholder bromodioxyuridin, findes i næsten alle dele af hjernen, inklusive hjernebarken. Så disse neuroner var nye celler, der opstod fra stamcelledeling. Fundet bekræftede ubetinget, at processen med neurogenese også forekommer hos voksne. Men hvis neurogenese kun forekommer i hippocampus hos gnavere, er det sandsynligt, at det kan fange mere omfattende områder af hjernen, herunder hjernebarken, hos mennesker.
Nylige undersøgelser har vist, at nye neuroner i den voksne hjerne kan dannes ikke kun fra neuronale stamceller, men også fra blodstamceller. Opdagelsen af dette fænomen har forårsaget eufori i den videnskabelige verden. Publikationen i tidsskriftet "Nature" i oktober 2003 afkølede imidlertid entusiastiske sind på mange måder. Det viste sig, at blodstamceller faktisk trænger ind i hjernen, men de bliver ikke til neuroner, men fusionerer med dem og danner binukleære celler. Derefter ødelægges den "gamle" neuronkerne, og den erstattes af den "nye" kerne i blodstamcellen. I rottekroppen fusioneres blodstamceller hovedsageligt med cerebellumets gigantiske celler - Purkinje-celler, skønt dette sker ganske sjældent: kun få få flettede celler kan findes i hele lillehjernen. Mere intens fusion af neuroner forekommer i leveren og hjertemusklen. Det er endnu ikke klart, hvad den fysiologiske betydning er i dette. En af hypoteserne er, at blodstamceller bærer nyt genetisk materiale, som, når det kommer ind i den "gamle" cerebellære celle, forlænger dets levetid.
Så nye neuroner kan opstå fra stamceller selv i den voksne hjerne. Dette fænomen anvendes allerede i vid udstrækning til behandling af forskellige neurodegenerative sygdomme (sygdomme ledsaget af neurons død i hjernen). Stamcellepræparater til transplantation opnås på to måder. Den første er brugen af neuronale stamceller, som er placeret omkring hjertekammerne i både embryoet og den voksne. Den anden tilgang er brugen af embryonale stamceller. Disse celler er placeret i den indre cellemasse på et tidligt stadium af fosterdannelsen. De er i stand til at transformere til næsten enhver celle i kroppen. Den største udfordring i at arbejde med embryonale celler er at få dem til at transformere til neuroner. Nye teknologier gør det muligt at gøre dette.
Nogle hospitaler i USA har allerede dannet "biblioteker" af neuronale stamceller afledt af embryonalt væv og transplanteres til patienter. De første forsøg på transplantation giver positive resultater, selvom læger i dag ikke kan løse hovedproblemet med sådanne transplantationer: den voldsomme multiplikation af stamceller i 30-40% af tilfældene fører til dannelse af ondartede tumorer. Indtil videre er der ikke fundet nogen tilgang til at forhindre denne bivirkning. Men på trods af dette vil stamcelletransplantation utvivlsomt være en af de vigtigste tilgange til behandling af sådanne neurodegenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons, som er blevet plagen i de udviklede lande.
Nervæv gendannes i alle aldre - forsikrede den berømte tyske neurovidenskabsprofessor ved University of Göttingen Harold Huther. - Ved 20 år er processen intens og ved 70 - langsomt. Men det går.
Forskeren nævnte som et eksempel observationen fra de canadiske kolleger fra de ældre nonner - 100 år eller mere. Magnetisk resonansbilleddannelse viste: deres hjerner er i orden - ingen manifestationer af senil demens.
Og det hele, ifølge professoren, er i vejen for disse kvinder, der bogstaveligt talt gendanner deres hjernestrukturer og deres ledningsevne. Og et lignende mirakel sker på grund af det faktum, at nonnerne er beskedne, har stabile ideer om verdens struktur, en aktiv livsstilling og beder i håb om at ændre mennesker til det bedre.
Huther forklarede, at den største destruktør af nerveceller er stress, som også undertrykker hjernens evne til at regenerere. Og harmoni med sig selv bidrager til det. Og det er det, som professoren rådgiver i denne henseende: at måle drømme med virkeligheden, være i stand til at organisere dit liv og ikke gå, som de siger, med strømmen, at forstå meningen med livet - i det mindste dit eget, at have stærke sociale forbindelser - gode forbindelser med så mange mennesker - især nære.
Og videre. Ifølge Huter hjælper intet nervecelleregenerering mere end et problem, som en person har fundet en løsning for. Og for at problemerne ikke skal være for besværlige, anbefaler professoren at lære noget. Selv i alderdommen. At bevare smagen for livet.
Den hastighed, hvormed nerveceller regenererer, blev målt af svenske forskere fra Karolinska Institute. Det viste sig, at det kan nå 700 nye neuroner om dagen.
Forskerne blev hjulpet af … jordbaserede atomforsøg, som blev udført i 50'erne i det sidste århundrede. Derefter forurenede de miljøet stærkt med en radioaktiv isotop - kulstof-14. Men niveauet faldt, efter at det blev forbudt i 1963 at detonere atombomber i atmosfæren.
Nervecellerne hos mennesker, der har fanget nukleare eksplosioner, "suger" isotopen i øget koncentration. Det er indlejret i DNA-strengene. Forskere brugte det til den såkaldte radiocarbon-datering af levende væv. Carbon-14 gjorde det muligt at bestemme cellernes alder. Og det viste sig, at de - nerveceller - dukkede op på forskellige tidspunkter. Det vil sige, sammen med de gamle, blev nye født.
Ligeledes har canadiere ved University of Toronto vist, at hjertemuskelceller er i stand til at regenerere. Den levende pumpe fra en 25-årig mand er i stand til at producere nyfødte celler i en mængde på op til 1 procent om året af organvægten. I en alder af 75 faldt "fabriks" produktivitet til 0,45 procent. Men det forsvinder overhovedet ikke.
Hvorfor husker vi næppe vores barndom?
Det ser ud til, at canadiske forskere ved Neurobiology Laboratory på Hospital for Sick Children i Toronto har fundet ud af, hvorfor de fleste voksne ikke kan huske, hvad der skete med dem i deres første tre leveår.
”Det er ikke, at børn er dårlige til at danne minder,” siger Katherine Akers, en af undersøgelsens forfattere. De former meget godt. Da min datter var 3 år, tog jeg hende med i zoologisk have. Hun fortalte detaljeret om alt, hvad hun så. Nu er hun 5 år - hun husker slet ikke, at hun var i zoologisk have.
Eksperimenter har vist, at gamle begivenheder slettes fra hukommelsen. Slettes under fødslen af nye hjerneceller.
Drikker og bliver klogere?
De samme svenske forskere kom til en forbløffende konklusion. Hvis man skal tro på de skandaløse resultater af deres nylige forskning, vokser nye nerveceller også fra regelmæssig indtagelse. De vokser ikke kun hvor som helst, men i hovedet - det ser ud til at være den mest sårbare del af alkoholikernes krop.
Forskere er imidlertid forstyrrede, ikke alt er så skyfrit. Sammen med cellerne vokser også trangen til alkohol. I svenske eksperimenter blev mus, nemlig de blev vandet, faktisk beriget med nerveceller. Men på samme tid begyndte de at foretrække vodka frem for vand. Ifølge professor Stefan Brin, leder af forskningen, forklarer dette det faktum, at folk kan gå fra moderat alkoholforbrug temmelig hurtigt til ubegrænset drikke.