Рождение клетки (нейрогенез)

 

Каждый человек начинает свое существование как одна клетка. Клетка делится, затем делятся ее дочерние клетки, что повторяется снова и снова, вырастая и развиваясь в младенца, затем в ребенка, а затем и во взрослого. Самые первые клетки в эмбрионе – это стволовые клетки, из которых появляются все остальные клетки. Они обладают простой формой и не выполняют никаких специальных функций. Но со временем эмбрион развивается и большинство клеток специализируются, некоторые становятся мышцами, другие кожей или клетками головного мозга. Эти клетки передвигаются к соответствующим частям тела, а затем связываются с окружающими клетками и формируют сложные структуры органов, кожи, мышц и головного мозга, далее видоизменяясь в данном процессе.

Процесс, в результате которого стволовые клетки делятся и видоизменяются для формирования нейронов, называется нейрогенез. Мозговые клетки формируются в несколько стадий. Сначала они появляются, как обычные стволовые клетки, которые могут видоизмениться в любой вид клеток в головном мозге или теле. Когда они делятся, некоторые из них становятся предшественниками особенных клеток головного мозга (включая нейроны и глиальные клетки). Эти стволовые клетки-предшественники могут снова разделиться, и потомство, которое впоследствии станет нейронами, называется нейробластами. Наконец, нейробласты передвигаются в соответствующее место, такое, как зона гиппокампа, где превращаются в нейроны с характерными для них формой и функциями.

Исследования, проведенные на различных живых существах (от канареек и крыс до людей), показали, что стволовые клетки, предшественники нейронов, можно найти в различных областях головного мозга. Большинство из этих клеток, по-видимому, не развивается, и предполагалось, что головной мозг не может восстановиться, используя эти стволовые клетки. Однако постепенно собирались доказательства того, что у многих животных были особые зоны головного мозга, в числе которых гиппокамп (важен для формирования новых воспоминаний), где стволовые клетки продолжают развиваться в функционирующие клетки головного мозга.

Решающим вопросом для человека является то, вырабатываются ли клетки головного мозга в достаточном количестве, чтобы быть полезными, и с помощью каких факторов они могут использоваться в восстановлении функций мозга, как при нормальном старении, так и при лечении заболеваний головного мозга. Нет ничего удивительного в том, что вокруг этих факторов ведутся активные исследования. Ясная картина того, как контролируется нейрогенез, еще не обрисована, но есть несколько многообещающих открытий.

Первое доказательство того, что нейрогенез возможен в человеке, было обнаружено только в конце 1990-х. Это открытие естественного и спонтанного рождения клетки случилось не без вмешательства медиков. Стало известно о таком случае при наблюдении за формированием новых клеток. Пять пациентов, одни из которых страдали от рака языка, другие – от рака гортани, принимали вещество, которое помогало проследить за делением клеток опухоли. Вещество также давало информацию о других делящихся клетках и таким образом могло показать, где формируются новые клетки. Сигнальное вещество было найдено в одной из разновидностей нейронов, называемой «лаброцит», в области гиппокампа, в так называемой зубчатой извилине. Так было обнаружено первое доказательство того, что у взрослого человека может происходить нейрогенез.

Почему если у головного мозга есть способность создавать новые нейроны, он, по всей видимости, не особенно склонен их формировать? Фактически стволовые клетки есть в различных областях головного мозга, но, по-видимому, они не делятся и не образуют новые нейроны.

Возможно, существуют причины, по которым головной мозг не хочет постоянно создавать новые нейроны. Головной мозг – это сложный орган, и его гладкая работа необходима для постоянного выживания. Добавление новых нейронов – это все равно что замена проводки компьютера, который контролирует Боинг-747. Любые ремонтные работы не должны производиться по середине критического маневра! И желательно, чтобы они вообще не совершались в течение полета.

Постоянно проводящиеся исследования показали, что нейрогенез не происходит при определенных обстоятельствах, включая ежедневный ввод информации и выработку некоторых возбудительных нейротрансмиттеров и гормонов, которые выделяются при стрессах.

 

Нейрогенез

 

Известно, что нейрогенез активизируется при особенном образе жизни, что было открыто в исследованиях, проведенных на мышах. И физические упражнения, и обучение новым умениям, по всей видимости, играют важные, но различные роли. В одном исследовании сравнивались мыши, которые бегали в беличьем колесе, и те, которые этого не делали. У мышей, которые занимались на беличьем колесе, было в два раза больше новых нейронов, чем у их оседлых соратников. Бег, по-видимому, способствовал делению стволовых клеток, в то время как изучение новых умений способствовало выживанию и видоизменению потомства стволовых клеток. Важно, что на старых мышек полезный образ жизни действовал так же, как и на молодых, только уровень нейрогенеза у них был намного ниже, чем у тех, которые были помоложе.

Без сомнения, многое еще нужно открыть, и эти результаты должны еще быть продемонстрированы на людях.

Другие современные исследования включают сравнение генов, которые активны в тех областях головного мозга, где происходит нейрогенез, с теми, где он не происходит. Если гены будут обнаружены, белки, которые они вырабатывают, будут важным открытием в разгадке головоломки нейрогенеза.

Терапевтические подходы могут в конечном счете привести к вмешательствам различных уровней, включая смену образа жизни в физическом и умственном плане, использование генной терапии и трансплантатов стволовых клеток. Конечная цель – проследить длинную цепь событий, которые случаются на всех стадиях нейрогенеза, и научиться вызывать нейронную регенерацию, когда это необходимо.

 

Выводы

 

Знания различного уровня позволяют нам понять, как работает память в головном мозге:

• Наша память – это уникальная комбинация биологического наследия и индивидуального жизненного опыта человека. Наши гены приводят к тому, что у нас «мозги человека», но синапсы у каждого свои.

• Гены определяют, какой будет выработан белок, но будет ли он сформирован или нет, зависит от окружающей среды.

• Синапсы – это места, в которых хранятся воспоминания, где создаются новые белки для формирования долговременных воспоминаний.

• Нейротрансмиттеры – это химические посредники между клетками головного мозга. Они важны в формировании памяти, так же как и в других аспектах, например, в настроении, бдении и состоянии сна.

• Нейроны – это высокотехнологичные процессоры головного мозга, и их электрические и химические сигналы – это основа всех мыслей. Они продолжают развивать ответвления и образовывать системы на протяжении всей жизни.

• Многие области головного мозга делают свой вклад в память о событии и содержат воспоминания, полученные от различных органов чувств (зрения, слуха и осязания), обработанные в разных областях головного мозга и собранные вместе в гиппокампе.

• Последние исследования показали, что нейрогенез возможен и может быть нормой в некоторых отделах головного мозга, однако многое еще нужно изучить, прежде чем это открытие будет применяться в терапии.

 

 

Глава II