В современном мире, полном стрессов, эмоционального и умственного напряжения, а также тяжёлого труда, головной мозг человека испытывает невероятные нагрузки, которые порой выливаются в различные заболевания. Выражение «нервные клетки не восстанавливаются» знакомо каждому с раннего детства, однако, истина ли это? Вопрос: Восстанавливаются ли нервные клетки? — весьма спорный и на него можно уверенно ответить как «да», так и «нет».
Учёные лишь сравнительно недавно выяснили, почему нервные клетки не восстанавливаются. Это происходит из-за гена деления, который в нейронах и клетках сердечной мышцы находится в неактивном состоянии. Любые другие ткани человеческого организма способны при помощи деления замещать погибших или ослабленных собратьев, особенно это касается кроветворных клеток и клеток эпителия, а головной мозг человека – нет.
Это вполне логично обоснованно, ведь кожа, кровь, мышечная ткань, ткани кишечника, печени и многие другие – расходные материалы организма, которые тратятся при ушибах, ранах, во время выполнения своих функций и под действием окружающей среды. Их способность восстанавливаться крайне необходима для сохранения жизнедеятельности организма.
Головной мозг и сердце человека, напротив, самые защищённые органы, на которых практически не действуют внешние факторы окружающей среды, и если бы они могли восстанавливаться путём деления клеток, то разрастались до невероятных размеров и форм, что не может привести ни к чему хорошему. К тому же при серьёзном повреждении одного из наиважнейших органов, остальной организм погибнет в ближайшие минуты, и, пока сердце или мозг заживут, функционировать им будет уже не для кого.
Организмом при рождении закладывается требуемое количество нейронов, которое увеличивается до нужного во время роста ребёнка.
Именно поэтому необходимо стараться максимально развивать детей как умственно, так и физически, главное, делать это грамотно, чтобы предполагаемая польза не превратилась во вполне реальный вред. Из этой особенности также родилась теория, что человек использует лишь 10% своего головного мозга, а остальные находятся в неактивном состоянии. Однако, не первая, ни вторая пока не нашли достаточного научного доказательства.
Почему нервные клетки гибнут
Несмотря на то что нервная система человека надёжно защищена, нервные клетки всё же гибнут. Это происходит по многим причинам, в которых виноват сам человек.
Самая большая гибель нервных клеток происходит естественным путём у человеческого зародыша, так как при эмбриогенезе их образуется огромный переизбыток, который до рождения гибнет примерно на 70% от общего количества. Остаётся только необходимое для существования число.
Во вторую очередь чаще всего гибнут клетки периферической нервной системы, что происходит из-за различных травм кожи и других тканей, различных воспалений.
Многие инфекционные, генетические и заболевания, вызванные необратимыми последствиями отрицательных воздействий, уничтожают именно нервную систему человека. К таким заболеваниям относят энцефалит, менингит, черепно-мозговые травмы, сильное термическое воздействие окружающей среды как теплом, так и холодом, естественные скачки температуры организма во время болезней, нейродегеративные необратимые расстройства – болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Гентингтона и множество других.
Однако, процент естественных причин гибели мозга довольно мал, по сравнению с самоубийственным влиянием самого человека. Сейчас люди окружили себя таким огромным количеством токсических веществ, что невольно диву даёшься, как человечество, вообще, не вымерло.
Головной мозг и периферическую нервную систему человека с превеликой радостью уничтожают алкоголь, курение, наркотики, лекарственные препараты, консерванты и пищевые химические вещества, пестициды и бытовая химия, гипоксия, вызванная повышенным содержанием углекислого газа в атмосфере, стрессовые воздействия и др.
Если с убийственным влиянием травм и химии всё понятно, то стрессовое влияние многие люди не признают всерьёз. Особенно это касается малообеспеченных слоёв населения, которые считают рассуждения об опасности стресса уделом капризного, привыкшего к комфорту богатого социального класса.
При опасности надпочечниками выделяется кортизол и адреналин, призванные усилить скорость работы головного мозга и реакций периферической нервной системы для решения проблемы и спасения всего организма. При кратковременном стрессе гормоны успевают сделать свою работу и выводятся из крови. Постоянное же стрессовое напряжение порождает избыток гормонов в крови, что вызывает перенапряжение и «сгорание» нейронов. К тому же беспрерывные электрические сигналы, при помощи которых нервные клетки передают информацию, могут накапливаться и полностью сбоить всю тонкую структуру. Даже небольшой, но постоянный стресс может привести к серьёзным последствиям, так как его гормоны даже в минимальном количестве не позволяют клеткам головного мозга возвращаться в состояние покоя, что очень быстро их изнашивает. Гормоны стресса выводятся очень медленно, и порою для полного очищения организма не хватает даже дней, а тем более не нескольких часов ночного сна.
Правда ли, что нервные клетки не восстанавливаются
Вопрос, правда ли, что нервные клетки не восстанавливаются, всё равно остаётся довольно спорным. Если бы нервная система только отмирала без возможности восстановить свои клетки, то человечество вряд ли выжило, погибая ещё в детском и подростковом возрасте.
Эксперименты, приводимые на червях и насекомых, показали, что у них нервные клетки способны делиться, правда, не способны выполнять умственные нагрузки.
У млекопитающих клетки мозга не делятся, но вполне регенерируют новыми, что было замечено при помощи опыта над крысами, чей головной мозг был частично разрушен электрическим током. Новообразовавшиеся клетки были выявлены при помощи специального радиоактивного вещества, которое впитывается только новообразованными нейронами.
С певчими птицами ещё более интересна история. Учёными было замечено, что каждый брачный сезон у одной и той же певчей птицы, находящейся в изоляции от других птиц и издаваемых ими звуков, появляются новые трели и пение становится намного красивее. При детальном изучении, оказалось, что от повышенной эмоциональной нагрузки во время брачного периода у птиц погибает очень много клеток головного мозга, которые прекрасно замещаются новыми, периодически обновляя весь головной мозг.
У людей тоже нервные клетки восстанавливаются определёнными способами. У пациента, пережившего операцию, теряется чувствительность области разреза, которая восстанавливается через большой промежуток времени. Это объясняется нарушением нейронных связей между нервными клетками, которые осуществляются при помощи аксонов – специальных отростков невероятной длины для передачи импульса. Аксон одной клетки способен достигать 120 см в длину, что поистине впечатляет, ведь средний рост человека 1,5 – 2 метра. Если представить, сколько в организме нервных клеток и их отростки, то получится удивительная картина сложнейшей запутанной нервной системы, оплетающей весь организм и каждую его клеточку. При нарушении связей, нейроны очень медленно, но довольно легко образуют другие, отращивая новые отростки. По такому принципу иногда восстанавливается чувствительность конечностей или некоторые функции организма, утраченные в результате тяжёлой физической травмы.
При некотором поражении головного мозга бывает, что человек теряет память. Её восстанавливают путём возобновления утерянных нейронных связей. Если утеряны не связи, а сами нервные клетки, то новообразованные соединения нервных окончаний способны помочь восстановить общую картину из ещё имеющихся отрезков информации.
Но каждой способности есть свой предел. Нейроны не могут бесконечно отращивать новые связи и без возможности восстановить их количество, человек слишком быстро бы умирал, терял рассудок и чувствительность.
Процесс нейрогенеза у человека осуществляется только двумя способами:
- Первый способ – новые нейроны в очень маленьком количестве вырабатываются в головном мозге. Это количество настолько мало, что не способно даже заменить клетки, умирающие естественным путём.
- Второй способ – естественная регенерация нервной ткани из стволовых клеток организма. Стволовые клетки – особые клетки без квалификации, способные только один раз перестраивается в любые клетки хозяина. Они в довольно большом количестве находятся в костном мозге и, закладываясь ещё на уровне эмбриона, сами не способны делиться. Не многие знают, что ткани организма не способны к бесконечному делению: каждая клетка может делиться только определённое количество раз.
Стволовые клетки начинают использоваться при больших повреждениях тканей или при небольшом остатке способных к делению специализированных клеток, значительно продляя жизнь человека.
Современная наука работает над способами пересадки стволовых клеток, полученных из нерождённых младенцев на ранних сроках беременности. Стволовые клетки не имеют никаких определяющих принадлежность к определённому человеку признаков, поэтому не отторгаются реципиентом и продолжают исправно выполнять свои функции как родные. Сравнительно недавно был настоящий бум по пересадке стволовых клеток для оздоровления и омоложения организма, однако, несмотря на сногсшибательный эффект, мода очень быстро прошла из-за невероятного процента заболеваемости раком у людей, получивших дозу живительной вакцины. Наука пока не может выяснить перерождаются ли пересаженные стволовые клетки в раковые или рак провоцирует их избыточное количество, а, может, влияют какие-то иные факторы. Это также зависит об отсутствии достаточной информации о самой болезни.
Третий способ наукой пока не зарегистрирован и находится на фазе эксперимента. Его суть заключается в пересадке РНК животных со способными к делению нейронами человеку, чтобы передать ему эту способность. Но пока эксперимент находится на стадии теоретического рассмотрения и возможные побочные эффекты не выявлены.
Так что есть истина
Учитывая все факторы, касающиеся гибели нейронов нервной системы человека и способы восстановления их количества, на вопрос восстанавливаются ли нервные клетки человека, учёные отвечают скорее нет, чем да.
часть нейронов гибнет еще во время внутриутробного развития, многие продолжают это делать после рождения и на протяжении всей жизни человека, что заложено генетически. Но вместе с этим явлением происходит и другое – восстановление нейронов в некоторых мозговых отделах.
Процесс, при котором происходит формирование нервной клетки (как в пренатальном периоде, так и жизненном), носит название «нейрогенез».
Широко известное утверждение, что нервные клетки не восстанавливаются когда-то сделал в 1928 году Сантьяго Рамон-И-Халем – испанский ученый-нейрогистолог. Это положение просуществовало до конца прошлого века пока не появилась научная статья Э. Гоулд и Ч. Кросса, в которой приводились факты, доказывающие продуцирование новых клеток головного мозга, хотя еще в 60–80-х гг. некоторые ученые пытались донести до научного мира это открытие.
Где восстанавливаются клетки
В настоящее время «взрослый» нейрогенез изучен на том уровне, который позволяет сделать вывод о том, где он происходит. Существуют две таких области.
- Субвентрикулярная зона (находится вокруг мозговых желудочков). Процесс регенерации нейронов в этом отделе совершается непрерывно и обладает некоторыми особенностями. У животных происходит миграция стволовых клеток (так называемых предшественниц) в обонятельную луковицу после их деления и превращения в нейробласты, где они продолжают свою трансформацию в полноценные нейроны. В отделе человеческого головного мозга происходит тот же самый процесс за исключением миграции – что, скорее всего, связано с тем, что для человека функция обоняния не так жизненно необходима, в отличие от животных.
- Гиппокамп. Это парный отдел головного мозга, который является ответственным за ориентацию в пространстве, закрепление запоминаний и формирование эмоций. Нейрогенез в этом отделе особенно активен – в сутки здесь появляется около 700 нервных клеток.
Некоторые ученые утверждают, что в человеческом мозге регенерация нейронов может происходить и в других структурах – например, коре больших полушарий.
Современные представления о том, что образование нервных клеток присутствует во взрослом периоде жизни человека, открывает огромные возможности в изобретении методов лечения дегенеративных болезней головного мозга – Паркинсона, Альцгеймера и подобных, последствий черепно-мозговых травм, инсультов.
Ученые в настоящее время пытаются выяснить, что именно способствует восстановлению нейронов. Так, установлено, что астроциты (особые нейроглиальные клетки), которые являются самыми устойчивыми после клеточного повреждения, производят вещества, стимулирующие нейрогенез. Также предполагают, что один из факторов роста – активин А – в сочетании с другими химическими соединениями дает возможность нервным клеткам подавлять воспаление. Это, в свою очередь, способствует их регенерации. Особенности обоих процессов еще недостаточно изучены.
Влияние внешних факторов на процесс восстановления
Нейрогенез – это постоянный процесс, на который периодически могут негативно воздействовать различные факторы. В современной нейробиологии известны некоторые из них.
- Химиотерапия и лучевая терапия, применяющиеся в лечении раковых заболеваний. Клетки-предшественницы испытывают на себе влияние этих процессов и перестают делиться.
- Хронический стресс и депрессия. Количество клеток мозга, которые находятся в стадии деления, резко уменьшается в тот период, когда человек испытывает негативные эмоциональные чувства.
- Возраст. Интенсивность процесса формирования новых нейронов уменьшается к старости, что сказывается на процессах внимания и памяти.
- Этанол. Установлено, что алкоголь повреждает астроциты, которые участвуют в производстве новых клеток гиппокампа.
Положительное воздействие на нейроны
Перед учеными стоит задача – изучить как можно полнее эффекты воздействия внешних факторов на нейрогенез с целью того, чтобы понять, как зарождаются те или иные болезни и что может способствовать их излечению.
Исследование формирования нейронов мозга, которое проводилось на мышах, показало, что физические нагрузки напрямую влияли на деление клеток. Бегающие в колесе животные давали положительные результаты по сравнению с теми, кто сидел без дела. Этот же фактор положительно сказался в том числе и на тех грызунах, которые имели «пожилой» возраст. Кроме того, нейрогенез усиливали умственные нагрузки – решение задач в лабиринтах.
В настоящее время интенсивно проводятся эксперименты, которые ставят своей целью поиск веществ или других терапевтических воздействий, способствующих формированию нейронов. Так, в научном мире известно о некоторых из них.
- Стимуляция процесса нейрогенеза с помощью биоразлагаемых гидрогелей показала положительный результат на культурах стволовых клеток.
- Антидепрессанты не только позволяют справиться с клинической депрессией, но и влияют на восстановление нейронов у страдающих этим заболеванием. В связи с тем, что исчезновение симптомов депрессии при лекарственной терапии происходит примерно за один месяц, а процесс регенерации клеток занимает столько же, ученые выдвинули предположение, что появление этой болезни напрямую зависит от того, что нейрогенез в гиппокампе замедляется.
- В исследованиях, направленных на изучение поиска способов восстановления тканей после ишемического инсульта, было установлено, что периферийная стимуляция головного мозга и физиотерапия усиливали нейрогенез.
- Регулярное воздействие агонистами дофаминовых рецепторов стимулирует восстановление клеток после их поражения (например, при болезни Паркинсона). Важным для этого процесса является различная комбинация лекарственных средств.
- Введение тенасцина-С – белка межклеточного матрикса – воздействует на клеточные рецепторы и повышает регенерацию аксонов (отростков нейронов).
Применение стволовых клеток
Отдельно необходимо сказать о стимуляции нейрогенеза посредством введения стволовых клеток, которые являются предшественниками нейронов. Этот метод является потенциально действенным в качестве лечения дегенеративных болезней головного мозга. В настоящее время он проводился только на животных.
Для этих целей используются первичные клетки зрелого мозга, сохранившиеся еще со времен эмбрионального развития и способные к делению. После деления и трансплантации они приживаются и превращаются в нейроны в тех самых отделах, уже известных как места, в которых осуществляется нейрогенез – субвентрикулярной зоне и гиппокампе. В других областях они образуют глиальные клетки, но не нейроны.
После того, как ученые поняли, что нервные клетки восстанавливаются из нейрональных стволовых, они предположили, возможность стимуляции нейрогенеза посредством других стволовых клеток – кровяных. Правда оказалась в том, что они проникают в мозг, но образуют двуядерные клетки, сливаясь с существующими уже нейронами.
Основная проблема метода заключается в незрелости «взрослых» стволовых клеток головного мозга, поэтому существует риск того, что после пересадки они могут не дифференцироваться или погибнуть. Задача исследователей состоит в том, чтобы определить, что конкретно заставляет стволовую клетку перейти в нейрон. Это знание позволит после забора «дать» ей нужный биохимический сигнал для начала трансформации.
Еще одно серьезное затруднение, встречающееся на пути внедрения этого метода в качестве терапии, – бурное деление стволовых клеток после их трансплантации, что в трети случаев приводит к образованию раковых опухолей.
Итак, в современном научном мире вопрос о том, происходит ли формирование нейронов, не стоит: уже не только известно, что нейроны могут восстанавливаться, но и, в некоторой степени, определено, какие факторы могут влиять на этот процесс. Хотя основные исследовательские открытия в этой сфере еще впереди.
Крылатое выражение "Нервные клетки не восстанавливаются" все с детства воспринимают как непреложную истину. Однако эта аксиома - не более чем миф, и новые научные данные его опровергают.Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас прочности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов. Почти 70% из них гибнут еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Такая гибель клеток генетически запрограммирована. Конечно же погибают не только нейроны, но и другие клетки организма. Только все остальные ткани обладают высокой регенерационной способностью, то есть их клетки делятся, замещая погибшие. Наиболее активно процесс регенерации идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Но есть клетки, в которых гены, отвечающие за размножение делением, заблокированы. Помимо нейронов к таким клеткам относятся клетки сердечной мышцы. Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если нервные клетки погибают и не обновляются?
Схематическое изображение нервной клетки, или нейрона, которая состоит из тела с ядром, одного аксона и нескольких дендритов
Одно из возможных объяснений: в нервной системе одновременно "работают" не все, а только 10% нейронов. Этот факт часто приводится в популярной и даже научной литературе. Мне неоднократно приходилось обсуждать данное утверждение со своими отечественными и зарубежными коллегами. И никто из них не понимает, откуда взялась такая цифра. Любая клетка одновременно и живет и "работает". В каждом нейроне все время происходят обменные процессы, синтезируются белки, генерируются и передаются нервные импульсы. Поэтому, оставив гипотезу об "отдыхающих" нейронах, обратимся к одному из свойств нервной системы, а именно - к ее исключительной пластичности.
Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых "коллеги", которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит практически здоровым. Значит, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.
Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвленности дендритов и длине аксонов.
Но пластичность нервной системы - не единственный механизм, позволяющий сохранить интеллект до глубокой старости. У природы имеется и запасной вариант - возникновение новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих, или нейрогенез.
Первое сообщение о нейрогенезе появилось в 1962 году в престижном научном журнале "Science". Статья называлась "Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?". Ее автор, профессор Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил одну из структур мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов лишь скепсис, их развития не последовало.
Понятие "глии" включает все клетки нервной ткани, не являющиеся нейронами.
И только спустя двадцать лет нейрогенез был вновь "открыт", но уже в головном мозге птиц. Многие исследователи певчих птиц обращали внимание на то, что в течение каждого брачного сезона самец канарейки Serinus canaria исполняет песню с новыми "коленами". Причем новые трели он не перенимает у собратьев, поскольку песни обновлялись и в условиях изоляции. Ученые стали детально изучать главный вокальный центр птиц, расположенный в специальном отделе головного мозга, и обнаружили, что в конце брачного сезона (у канареек он приходится на август и январь) значительная часть нейронов вокального центра погибала, - вероятно, из-за избыточной функциональной нагрузки. В середине 1980-х годов профессору Фернандо Ноттебуму из Рокфеллеровского университета (США) удалось показать, что у взрослых самцов канареек процесс нейрогенеза происходит в вокальном центре постоянно, но количество образующихся нейронов подвержено сезонным колебаниям. Пик нейрогенеза у канареек приходится на октябрь и март, то есть через два месяца после брачных сезонов. Вот почему "фонотека" песен самца канарейки регулярно обновляется.
Нейроны генетически запрограммированы на миграцию в тот или иной отдел нервной системы, где с помощью отростков они устанавливают связи с другими нервными клетками.
В конце 1980-х годов нейрогенез был также обнаружен у взрослых амфибий в лаборатории ленинградского ученого профессора А. Л. Поленова.
Откуда берутся новые нейроны, если нервные клетки не делятся? Источником новых нейронов и у птиц, и у амфибий оказались нейрональные стволовые клетки стенки желудочков мозга. Во время развития зародыша именно из этих клеток образуются клетки нервной системы: нейроны и клетки глии. Но не все стволовые клетки превращаются в клетки нервной системы - часть из них "затаивается" и ждет своего часа.
Погибшие нервные клетки уничтожаются макрофагами, попадающими в нервную систему из крови.
Этапы образования нервной трубки в зародыше человека.
Как было показано, новые нейроны появляются из стволовых клеток взрослого организма и у низших позвоночных. Однако потребовалось почти пятнадцать лет, чтобы доказать, что аналогичный процесс происходит и в нервной системе млекопитающих.
Развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к обнаружению "новорожденных" нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей. Их находили большей частью в эволюционно древних отделах головного мозга: обонятельных луковицах и коре гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих.
Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идет очень интенсивно. У взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов очень высока - до 112 дней. Стволовые нейрональные клетки преодолевают длинный путь (около 2 см). Они также способны мигрировать в обонятельную луковицу, превращаясь там в нейроны.
Обонятельные луковицы головного мозга млекопитающих отвечают за восприятие и первичную обработку различных запахов, включая и распознавание феромонов - веществ, которые по своему химическому составу близки к половым гормонам. Сексуальное поведение у грызунов регулируется в первую очередь выработкой феромонов. Гиппокамп же расположен под полушариями мозга. Функции этой сложноорганизованной структуры связаны с формированием краткосрочной памяти, реализацией некоторых эмоций и участием в формировании полового поведения. Наличие у крыс постоянного нейрогенеза в обонятельной луковице и гиппокампе объясняется тем, что у грызунов эти структуры несут основную функциональную нагрузку. Поэтому нервные клетки в них часто гибнут, а значит, их необходимо обновлять.
Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж из Университета Салка (США) построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у "городских" мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.
Cтволовые клетки можно извлечь из мозга и пересадить в другой участок нервной системы, где они превратятся в нейроны. Профессор Гейдж с коллегами провел несколько подобных экспериментов, наиболее впечатляющим среди которых был следующий. Участок мозговой ткани, содержащий стволовые клетки, пересадили в разрушенную сетчатку глаза крысы. (Светочувствительная внутренняя стенка глаза имеет "нервное" происхождение: состоит из видоизмененных нейронов - палочек и колбочек. Когда светочувствительный слой разрушается, наступает слепота.) Пересаженные стволовые клетки мозга превратились в нейроны сетчатки, их отростки достигли зрительного нерва, и крыса прозрела! Причем при пересадке стволовых клеток мозга в неповрежденный глаз никаких превращений с ними не происходило. Вероятно, при повреждении сетчатки глаза вырабатываются какие-то вещества (например, так называемые факторы роста), которые стимулируют нейрогенез. Однако точный механизм этого явления до сих пор не ясен.
Перед учеными встала задача показать, что нейрогенез идет не только у грызунов, но и у человека. Для этого исследователи под руководством профессора Гейджа недавно выполнили сенсационную работу. В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат бромдиоксиуридин. У этого вещества есть важное свойство - способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдиоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдиоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет только в гиппокампе, то у человека, вероятно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий. Недавно проведенные исследования показали, что новые нейроны во взрослом мозге могут образовываться не только из нейрональных стволовых, но из стволовых клеток крови. Открытие этого феномена вызвало в научном мире эйфорию. Однако публикация в журнале "Nature" за октябрь 2003 года во многом остудила восторженные умы. Оказалось, что стволовые клетки крови действительно проникают в мозг, но они не превращаются в нейроны, а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем "старое" ядро нейрона разрушается, а его замещает "новое" ядро стволовой клетки крови. В организме крысы стволовые клетки крови в основном сливаются с гигантскими клетками мозжечка - клетками Пуркинье, правда, происходит это довольно редко: во всем мозжечке можно обнаружить лишь несколько слившихся клеток. Более интенсивное слияние нейронов происходит в печени и сердечной мышце. Пока совершенно непонятно, какой в этом физиологический смысл. Одна из гипотез заключается в том, что стволовые клетки крови несут с собой новый генетический материал, который, попадая в "старую" клетку мозжечка, продлевает ей жизнь.
Итак, новые нейроны могут возникать из стволовых клеток даже в мозге взрослого человека. Этот феномен уже достаточно широко применяется для лечения различных нейродегенеративных заболеваний (заболеваний, сопровождающихся гибелью нейронов головного мозга). Препараты стволовых клеток для трансплантации получают двумя способами. Первый - это использование нейрональных стволовых клеток, которые и у эмбриона, и у взрослого человека располагаются вокруг желудочков головного мозга. Второй подход - использование эмбриональных стволовых клеток. Эти клетки располагаются во внутренней клеточной массе на ранней стадии формирования зародыша. Они способны превращаться практически в любые клетки организма. Наибольшая сложность в работе с эмбриональными клетками - заставить их трансформироваться в нейроны. Новые технологии позволяют сделать это.
В некоторых лечебных учреждениях в США уже сформированы "библиотеки" нейрональных стволовых клеток, полученных из зародышевой ткани, и проводятся их пересадки пациентам. Первые попытки трансплантации дают положительные результаты, хотя на сегодняшний день врачи не могут разрешить основную проблему подобных пересадок: безудержное размножение стволовых клеток в 30-40% случаев приводит к образованию злокачественных опухолей. Пока не найдено подхода к предотвращению подобного побочного эффекта. Но, несмотря на это, трансплантация стволовых клеток, несомненно, будет одним из главных подходов в терапии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших бичом развитых стран.
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.
Долгое время на вопрос «восстанавливаются ли нервные клетки» даже от ученых можно было услышать только отрицательный ответ. Именно поэтому знаменитое утверждение, предостерегающее людей от переживаний в различных стрессовых ситуациях, многие до сих пор считают аксиомой. Отсутствие исследовательской базы и необходимого оборудования не давали ученым возможности удостовериться в том, что нейроны мозга способны к самовосстановлению.
В 1962-м году американскими учеными были проведены первые опыты на крысах, результаты которых стали ошеломляющими: восстановление нервных клеток – это естественный процесс, однако их регенерация в мозге людей получила научное подтверждение только в 1998 году. 1
Разрушающее действие на мозг оказывают стрессы, бессонница, хронические недосыпания, радиация, злоупотребление алкоголем и наркотическими веществами, а также другие негативные факторы. Все это могло бы стать фатальным для человека, если бы не процесс восстановления нервных клеток, названный нейрогенезом.
В современном обществе больше не актуален вопрос, нервные клетки восстанавливаются или нет, так как каждое из проведенных исследований уже подкреплено опубликованными фактами и цифрами:
- скорость нейрогенеза у человека составляет 700 нейронов в день;
- за год обновляется около 1,75% нервных клеток;
- на данные показатели не влияет гендерная принадлежность;
- активность регенерации снижается с возрастом, но на качество нейронов это не влияет;
- с возрастом клеточный цикл удлиняется. 2
Сложность нервной системы и роль в ней нервных клеток человека
Основной элемент нервной системы – нейрон, или нервная клетка. Их количество в человеческом организме составляет десятки миллиардов, и все они взаимосвязаны между собой. Нервная система является сложной и мало изученной частью человеческого организма.
Вопросу восстановления нервных клеток человека уделяется много внимания, однако на сегодняшний момент ученые смогли исследовать и изучить всего 5% нейронов. В результате было выяснено, что снаружи они покрыты так называемой миелиновой оболочкой (белок, способный само обновляться на протяжении всей человеческой жизни). Таким образом, ранее существовавшая теория о невозможности регенерации нейронов – всего лишь миф.
Со всеми органами и тканями организма нервная система связана через нервы, несущие в себе информацию из внешней среды. Она выполняет массу сложных и многообразных функций, определяющихся взаимодействием между нервными клетками. Самыми важными из них считаются:
- объединение или интеграция – обеспечение взаимодействия всех органов и систем, благодаря ее корректной работе организм функционирует как единое целое;
- участие в переработке информации, поступающей через как внутренние, так и внешние рецепторы;
- преобразование, переработка и передача полученной информации соответствующим органам и системам;
- развитие по мере усложнения окружающей среды. 3
Исследование ученых Элизабет Гоулд и Чарльза Гросса, работающих в Принстонском университете на факультете психологии, опубликованное в 1999 году, стало новой ступенькой развития медицины и позволило дать обоснованный ответ на волнующий пытливые умы вопрос: так восстанавливаются нервные клетки или нет?
Подопытными стали зрелые обезьяны. В результате эксперимента было установлено, что в их мозге ежедневно возникают тысячи новых нейронов, при этом они не перестают продуцироваться до самой смерти.
На Всемирном конгрессе психиатров, который организовывается раз в три года и в последний раз состоялся в 2014 году, ученые отметили, что человеческий мозг развивается не только в детстве и в подростковом возрасте – он продолжает меняться, регенерируется и развивается всю нашу жизнь. При этом основное воздействие на этот орган оказывают эмоциональные факторы.
Восстановление нервных клеток человеческим организмом – длительный процесс, однако увеличить его скорость возможно, если заниматься интеллектуальным трудом: новые нейроны образуются только в отделах мозга, связанных с работой мысли и новыми знаниями. По данным, предоставленным участниками конгресса, нейроны воспроизводятся быстрее:
- в экстремальных ситуациях;
- при решении сложных задач;
- в процессе планирования;
- при необходимости задействовать память, особенно кратковременную;
- в решении вопросов пространственной ориентации. 4
Как восстановить нервные клетки? 5
Стресс негативно влияет на весь организм и на нервную систему в частности – нейроны разрушаются. Если вы задумываетесь о том, как восстановить нервные клетки, примите во внимание некоторые правила:
- соизмеряйте свои мечты с реальностью;
- учитесь организовывать свою жизнь;
- прекращайте плыть по течению;
- найдите смысл собственной жизни;
- создавайте социальные связи;
- улучшайте отношения с людьми, особенно с близкими;
- не забывайте, для регенерации нервной ткани обычно не нужны материальные затраты;
- ищите решения возникающих проблем;
- помните, что учеба в любом возрасте способствует регенерации нервных клеток.
Ученые из США М. Рубин и Л. Кац ввели в науку термин «нейробика» и рекомендуют для восстановления нервных клеток регулярно проводить умственные тренировки. Полезна такая аэробика и детям, и взрослым, через некоторое время отмечается быстрое усвоение нового материала, развитие памяти и улучшение работоспособности мозга даже в преклонном возрасте. На Всемирном конгрессе психиатров директор российского Научно-исследовательского Психоневрологического Института им. Бехтерева профессор Н.Г. Незнанов акцентировал внимание в своем выступлении, что и при старческом слабоумии есть возможность восстановления нейронов и тканей.
4. На основе информации официального сайта «Новости науки Science-digest» – публикация материалов со Всемирного конгресса психиатров в электронном журнале от 17.05.2014 г.
5. Раздел написан по переведенным материалам, опубликованным в журнале Science –Gould E., Tanapat P., Hastings N.B., Shors T.J. Neurogenesis in adulthood: a possible role in learning. Trends Cog. Sci. 1999; 3(5):186-1992.», а также на основании информации официального сайта «Новости науки Science-digest» – публикация материалов со Всемирного конгресса психиатров в электронном журнале от 17.05.2014г.
