Развивающийся человеческий мозг набирает миллиарды нейронов, находясь в утробе матери, и добавляет еще несколько в детстве. На протяжении большей части 20-го века общепринятое мнение заключалось в том, что клетки мозга, выращенные до достижения совершеннолетия, будут единственными, которые мы будем иметь до конца нашей жизни. Но за последние несколько десятилетий все больше и больше исследований бросают вызов этому убеждению.

 

Так возможно ли на самом деле выращивание нейронов у взрослых? В то время как некоторые эксперты считают, что есть убедительные доказательства того, что мы можем получить клетки мозга после детства, другие все еще скептически относятся к этой идее.

 

Процесс создания новых клеток мозга называется нейрогенезом. Исследователи впервые наблюдали нейрогенез после рождения у лабораторных животных разных возрастов, включая мышей, крыс и певчих птиц. У взрослых мышей они обнаружили новые нейроны, растущие в частях мозга, называемых субвентрикулярной зоной, областью, тесно связанной с обонянием, а также в гиппокампе, структуре, которая занимает центральное место в памяти.

 

Исследователи считают, что нейрогенез в этих областях мозга важен для пластичности, или способности мозга адаптироваться и меняться с течением времени. Пластичность лежит в основе способности к обучению и формированию воспоминаний, например.

На мышах ясно, что факторы образа жизни, такие как проживание в стимулирующей среде и физические упражнения, могут способствовать росту новых нейронов. И наоборот, в мышиных моделях таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, нейрогенез затруднен. Что все еще остается предметом споров, так это то, выходят ли эти результаты за рамки мышей и других лабораторных животных.

 

«Большая часть наших знаний о взрослом нейрогенезе была получена в результате исследований на животных моделях», — сказал Хунцзюнь Сонг, профессор неврологии в Медицинской школе Перельмана Университета Пенсильвании. «Вопрос о том, могут ли такие знания быть непосредственно переведены в исследования на человека, является сложной задачей».

 

Это связано с тем, что во многих исследованиях, которые установили существование взрослого нейрогенеза у животных, использовались методы, которые невозможны в исследованиях на людях, такие как введение молекул-индикаторов в мозг. Эти методы позволяют ученым визуализировать, растут ли новые нейроны и где именно, но сами индикаторы могут быть токсичными. Эти методы также требуют вскрытия мозга после того, как животное было усыплено.

 

«К сожалению, пока нет способа измерить нейрогенез у живого человека», — сказал Герд Кемперманн, профессор геномики регенерации в Центре регенеративной терапии в Дрездене, Германия.

 

Тем не менее, есть некоторые редкие случаи, когда ученым удавалось применять подобные методы для отслеживания нейрогенеза у людей. Например, молекулы индикаторов, используемые в исследованиях нейрогенеза животных, также иногда используются врачами для отслеживания роста опухоли у пациентов с раком мозга. Хотя эти молекулы индикаторов слишком токсичны, чтобы давать их здоровым людям, их преимущества перевешивают риски у пациентов, которые уже больны раком.

 

Ученые, стоящие за исследованием 1998 года, опубликованным в журнале Nature Medicine, использовали этот подход и проанализировали мозг больных раком после их смерти. Они сообщили, что, в дополнение к маркировке раковых клеток, молекулы-индикаторы отметили новые нейроны в гиппокампе. Это открытие позволяет предположить, что люди могут выращивать новые нейроны во взрослом возрасте, учитывая, что пациентам было от 57 до 72 лет.

 

Позже, в 2013 году в исследовании, опубликованном в журнале Cell, использовалась форма радиоуглеродного датирования для поиска новых нейронов у людей. Радиоуглеродное датирование обычно определяет возраст образца путем сравнения относительной доли двух различных форм углерода, или изотопов углерода, называемых углеродом-14 и углеродом-12. Но чтобы изучить нейрогенез у людей, ученые вместо этого рассмотрели концентрацию углерода-14 внутри ДНК клеток.

 

Их подход воспользовался тем фактом, что в 1950-х и 1960-х годах произошел всплеск уровня углерода-14 в атмосфере, вызванный испытаниями ядерной бомбы. Организм человека поглощал этот углерод-14 через свой рацион, и он был включен в их ДНК. Количество углерода-14 в данной клетке соответствует концентрации изотопа в атмосфере в момент формирования клетки, что позволяет примерно точно определить «день рождения» этой клетки — и определить, сформировалась ли она после рождения своего владельца.

 

Анализируя посмертную ткань мозга людей в возрасте от 19 до 92 лет, это радиоуглеродное исследование идентифицировало новорожденные нейроны в гиппокампе взрослого человека. Но, несмотря на убедительность, методы исследования были настолько сложными, что результаты так и не были воспроизведены.

 

Тем не менее, существуют и более косвенные маркеры нейрогенеза, такие как определенные белки, которые присутствуют только в растущих нейронах. Используя эти методы, Кемперман и другие исследовательские группы обнаружили дополнительные доказательства наличия новорожденных нейронов в мозге взрослого человека.

 

«Существует множество различных маркеров, которые более или менее специфичны для взрослого нейрогенеза», — сказал Кемперманн. «В срезах тканей можно изучать эти маркеры под микроскопом и искать закономерности, которые согласуются с развитием нейронов».

 

Но некоторых исследователей эти данные не убеждают. Артуро Альварес-Буйла, профессор неврологической хирургии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, посвятил свою карьеру изучению роста новых нейронов. Хотя он наблюдал за формированием новых нейронов у детей и подростков, он нашел мало доказательств в поддержку идеи нейрогенеза у взрослых.

 

Альварес-Буйлла считает, что существует ряд проблем, которые могут привести других исследователей к обнаружению признаков нейрогенеза у взрослых людей. Например, химические маркеры, которые некоторые лаборатории используют для отслеживания новых нейронов, могут также обнаруживаться в других типах клеток, таких как глии, которые представляют собой клетки мозга, поддерживающие функцию нейронов различными способами. Это может создать впечатление, что новые нейроны растут, хотя на самом деле это не так.

 

Он также скептически относится к использованию датирования по углероду-14 для этой цели, называя его «творческим», но утверждая, что исследователи не могут подтвердить, что новые клетки являются нейронами, или могут ли быть другие потенциальные причины для изменения уровня углерода-14 в клетках.

 

Но Альварес-Буйлла не исключает возможности нейрогенеза взрослого человека; Он только говорит, что — пока — доказательства его не убедили. «Я бы сказал, что это редкое явление», — сказал Альварес-Буйла. «Если это и происходит, то это очень, очень мало клеток».

 

Кемперман, с другой стороны, твердо верит в то, что люди могут выращивать новые нейроны во взрослом возрасте. «Положительных отчетов намного больше, чем критических статей, их охват гораздо шире, а качество в целом выше».

 

Исследователи заявили, что понимание того, существует ли взрослый нейрогенез, будет оставаться ключевым вопросом для области нейробиологии.

 

«Вопрос о том, могут ли взрослые вырастить новые нейроны, имеет огромное значение для пластичности мозга взрослого человека», — сказал Сонг. Если новые нейроны могут быть выращены и интегрированы в мозг, объяснил он, эти механизмы могут стать основой для новых методов лечения различных заболеваний, включая травмы головного мозга и нейродегенеративные расстройства.

 

Альварес-Буйлла сказал, что даже если он не верит, что нейрогенез часто происходит у взрослых, тем не менее, можно использовать механизмы, используемые животными, для выращивания новых нейронов для лечения человека.

 

«Сама идея о том, что это может произойти, открывает огромную дверь для ремонта», — сказал он. «Я надеюсь, что мы сможем сохранить нашу пластичность открытой для того, чтобы все шло в любом направлении».

Источник