Нервные клетки мозга: восстанавливаются ли они? Восстанавливается ли нервная система? Обновляются ли нервные клетки
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.
Нервная система состоит из нервных клеток, объединенных в сеть. Двигательная активность, мышление и физиология полностью подчиненны сигналам, которые передаются по разветвлениям нервной системы. Все клетки имеют общее название - нейроны - и различаются лишь по функциональному назначению в организме человека.
Почему не восстанавливаются нейроны
Ученые-физиологи до сих пор ведут дискуссию о том, можно ли восстановить нервные клетки. Возник спор из-за того, что ученые открыли неспособность нейрона к воспроизводству. Так как все клетки размножаются делением, они способны создавать новые ткани в органах.
Но нейроны, по мнению большой группы биологов, даются человеку один раз и на всю жизнь, правда с «большим запасом». В течение многих лет они постепенно отмирают, и важные функции мозга по этой причине могут утрачиваться.
К гибели нейронов приводят стрессы, болезни и травмы. Алкоголизм и курение также уничтожают нервные клетки, лишая человека долгой и плодотворной жизни. Неспособность оставшихся нейронов размножаться делением и привела к появлению крылатого выражения.
Альтернативная точка зрения
В последние 10 лет биологи активно занимаются изучением головного мозга. Перед учеными стоит множество задач, они проводят научные эксперименты и выдвигают новые гипотезы.
Группа физиологов не согласна с мнением, установленным большинством консерваторов. А в прессе то и дело появляются сообщения о том, что миф о невозможности восстановления нервной ткани развеян.
В одном из экспериментов лабораторным с поврежденными участками головного мозга удалось восстановить часть нейронов. Они появились из стволовых клеток нервной ткани, хранящихся в запасах.
Процесс образования новых нейронов был назван нейрогенезом. К нему способны только молодые взрослые особи животных. Впоследствии такие зоны были найдены и у людей. Восстановлению подлежат лишь некоторые области мозга, например, отделы, отвечающие за память и обучение.
Способности головного мозга можно развить и долго поддерживать в активном состоянии. Этому способствуют усвоение интеллектуальных знаний и физическая активность. Здоровый образ жизни также дает человеку возможность встретить старость в здравом уме и ясной памяти.
Сильных стрессов нужно, наоборот, избегать. Доброжелательность и спокойствие являются проверенным рецептом активной и долгой жизни. Будущее покажет, может ли мозг восстанавливаться полностью и реально ли продлить человеческую жизнь на десятилетия благодаря нейрогенезу.
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 .