Сколько восстанавливаются нервные клетки. «Нервные клетки не восстанавливаются» – миф или реальность? принципов для стимулирования нейрогенеза

Десятилетия дискуссий, давно вошедшие в обиход поговорки, эксперименты на мышах и овцах - но все-таки может ли мозг взрослого человека образовывать новые нейроны взамен утраченных? И если может, то как? А если не может - почему?

Порезанный палец заживет за несколько дней, сломанная кость срастется. Мириады эритроцитов сменяют друг друга короткоживущими поколениями, растут под нагрузкой мышцы: наш организм обновляется постоянно. Долгое время считалось, что на этом празднике перерождения остается один аутсайдер - головной мозг. Его важнейшие клетки, нейроны, слишком высокоспециализированны, чтобы делиться. Количество нейронов падает год от года, и хотя они так многочисленны, что потеря нескольких тысяч штук не оказывает заметного влияния, способность восстанавливаться после повреждений не помешала бы и мозгу. Однако ученым долго не удавалось обнаружить присутствия новых нейронов в зрелом мозге. Впрочем, не было и достаточно тонких инструментов, позволяющих найти такие клетки и их «родителей».

Ситуация поменялась, когда в 1977 году Майкл Каплан и Джеймс Хиндс использовали радиоактивный [ 3 H]-тимидин, способный встраиваться в новую ДНК. Ее цепочки активно синтезируют делящиеся клетки, удваивая свой генетический материал и заодно накапливая радиоактивные метки. Месяц спустя после введения препарата взрослым крысам ученые получали срезы их головного мозга. Авторадиография показала, что метки находятся в клетках зубчатой извилины гиппокампа. Все-таки они размножаются, и «взрослый нейрогенез» существует.

О людях и мышах

В ходе этого процесса зрелые нейроны не делятся, как не делятся и клетки мышечных волокон, и эритроциты: за их образование отвечают различные стволовые клетки, сохраняющие «наивную» способность размножаться. Один из потомков разделившейся клетки-предшественника становится молодой специализированной клеткой и дозревает до полнофункционального взрослого состояния. Другая дочерняя клетка остается стволовой: это позволяет поддерживать популяцию клеток-предшественников на постоянном уровне, не жертвуя обновлением окружающей их ткани.

Клетки-предшественницы нейронов нашлись в зубчатой извилине гиппокампа. Позже их обнаружили и в других частях головного мозга грызунов, в обонятельной луковице и подкорковой структуре стриатума. Отсюда молодые нейроны могут мигрировать в нужную область мозга, уже на месте дозревать и встраиваться в существующие системы связей. Для этого новая клетка доказывает соседям свою полезность: ее способность к возбуждению повышена, так что даже слабое воздействие заставляет нейрон выдавать целый залп электрических импульсов. Чем активнее клетка, тем больше связей она образует с соседями и тем быстрее стабилизируются эти связи.

Взрослый нейрогенез у людей удалось подтвердить лишь пару десятилетий спустя с помощью сходных радиоактивных нуклеотидов - в той же зубчатой извилине гиппокампа, а затем и в стриатуме. Обонятельная луковица у нас, по всей видимости, не обновляется. Однако насколько активно проходит этот процесс и как он меняется во времени, точно не ясно и сегодня.

Например, исследование 2013 года показало, что до глубокой старости каждый год обновляется примерно 1,75% клеток зубчатой извилины гиппокампа. А в 2018-м появились результаты, согласно которым образование нейронов здесь прекращается уже в подростковом возрасте. В первом случае измерялось накопление радиоактивных меток, а во втором использовались красители, избирательно связывающиеся с молодыми нейронами. Сложно сказать, какие выводы ближе к истине: трудно сопоставить редкие результаты, полученные совершенно разными методами, а тем более экстраполировать на человека работы, выполненные на мышах.

Проблемы моделей

Большинство исследований взрослого нейрогенеза проводят на лабораторных животных, которые быстро размножаются и просты в содержании. Такое сочетание признаков встречается у тех, кто имеет небольшие размеры и живет совсем недолго, - у мышей и крыс. Но в нашем мозге, который лишь заканчивает созревание к 20 годам, все может происходить совершенно иначе.

Зубчатая извилина гиппокампа - это часть коры головного мозга, хотя и примитивная. У нашего вида, как и у других долгоживущих млекопитающих, кора развита заметно сильнее, чем у грызунов. Возможно, нейрогенез охватывает весь ее объем, реализуясь по какому-нибудь собственному механизму. Прямых подтверждений этому пока нет: исследования взрослого нейрогенеза в коре больших полушарий не выполнялись ни на людях, ни на других приматах.

Зато проведены такие работы с копытными. Изучение срезов мозга новорожденных ягнят, а также овец чуть постарше и половозрелых особей не нашло делящихся клеток - предшественников нейронов в коре больших полушарий и подкорковых структурах их мозга. С другой стороны, в коре животных даже старшего возраста обнаружились уже родившиеся, но недозревшие молодые нейроны. Скорее всего, они готовы в нужный момент завершить специализацию, образовав полноценные нервные клетки и заняв место погибших. Конечно, это не совсем нейрогенез, ведь новых клеток при таком процессе не образуется. Однако интересно, что такие молодые нейроны присутствуют в тех областях мозга овец, которые у человека отвечают за мышление (кора больших полушарий), интеграцию сенсорных сигналов и сознание (клауструм), эмоции (миндалевидное тело). Велика вероятность, что и у нас в аналогичных структурах найдутся незрелые нервные клетки. Но зачем они могут понадобиться взрослому, уже обученному и опытному мозгу?

Гипотеза о памяти

Число нейронов так велико, что частью из них можно безболезненно пожертвовать. Однако, если клетка выключилась из рабочих процессов, это еще не значит, что она умерла. Нейрон может перестать генерировать сигналы и реагировать на внешние стимулы. Накопленная им информация не пропадает, а «консервируется». Этот феномен позволил Кэрол Барнс, нейрофизиологу из Аризонского университета, выдвинуть экстравагантное предположение о том, что именно так мозг накапливает и разделяет воспоминания о различных периодах жизни. По мнению профессора Барнс, время от времени в зубчатой извилине гиппокампа появляется группа молодых нейронов для записи нового опыта. Через некоторое время - недели, месяцы, а может, и годы - все они переходят в состояние покоя и сигналов больше не подают. Именно поэтому память (за редчайшими исключениями) не сохраняет ничего, что происходило с нами до третьего года жизни: доступ к этим данным в какой-то момент оказывается заблокирован.

Учитывая, что зубчатая извилина, как и гиппокамп в целом, отвечает за перенос информации из кратковременной памяти в долговременную, такая гипотеза выглядит даже логичной. Однако требуется еще доказать, что гиппокамп взрослых людей действительно образует новые нейроны, причем в достаточно большом количестве. Для проведения экспериментов имеется лишь весьма ограниченный набор возможностей.

История со стрессом

Обычно препараты человеческого мозга получают во время вскрытия или нейрохирургических операций, как при височной эпилепсии, припадки которой не поддаются медикаментозному лечению. Оба варианта не позволяют проследить, как интенсивность взрослого нейрогенеза влияет на работу мозга и поведение.

Такие эксперименты проводились на грызунах: образование новых нейронов подавлялось направленным гамма-излучением или выключением соответствующих генов. Это воздействие повышало склонность животных к депрессии. Неспособные к нейрогенезу мыши почти не радовались подслащенной воде и быстро оставляли попытки держаться на плаву в заполненной водой емкости. Содержание в их крови кортизола - гормона стресса - оказывалось даже выше, чем у мышей, стрессированных обычными методами. Они были более склонны впадать в зависимость от кокаина и хуже восстанавливались после инсульта.

К этим результатам стоит сделать одно важное замечание: возможно, что показанная связь «меньше новых нейронов - острее реакция на стресс» замыкается сама на себя. Неприятные события жизни снижают интенсивность взрослого нейрогенеза, из-за чего животное становится чувствительнее к стрессам, поэтому скорость образования нейронов в мозге падает - и так далее по кругу.

Бизнес на нервах

Несмотря на отсутствие точных сведений о взрослом нейрогенезе, уже появились бизнесмены, готовые построить на нем доходное дело. Еще с начала 2010-х компания, продающая воду из родников Канадских Скалистых гор, выпускает бутылки Neurogenesis Happy Water . Утверждается, что напиток стимулирует образование нейронов за счет содержащихся в нем солей лития. Литий в самом деле считается полезным для мозга препаратом, хотя в таблетках его куда больше, нежели в «счастливой воде». Действие чудо-напитка проверили нейробиологи из Университета Британской Колумбии. 16 дней они поили крыс «счастливой водой», а контрольную группу - простой, из-под крана, а потом рассмотрели срезы зубчатых извилин их гиппокампа. И хотя у грызунов, пивших Neurogenesis Happy Water , новых нейронов появилось на целых 12% больше, их общее число оказалось невелико и говорить о статистически достоверном преимуществе нельзя.

Пока мы можем лишь констатировать, что взрослый нейрогенез в головном мозге представителей нашего вида однозначно существует. Возможно, он продолжается до глубокой старости, а может, только до подросткового возраста. На самом деле это не так важно. Интереснее то, что рождение нервных клеток в зрелом мозге человека вообще происходит: от кожи или от кишечника, обновление которых идет постоянно и интенсивно, главный орган нашего тела отличается количественно, но не качественно. И когда сведения о взрослом нейрогенезе сложатся в цельную детальную картину, мы поймем, как перевести это количество в качество, заставив мозг «ремонтироваться», восстанавливать работу памяти, эмоций - всего того, что мы зовем своей жизнью.

Огромный резерв нейронов закладывается на генетическом уровне в период эмбрионального развития. При наступлении неблагоприятных факторов нервные клетки гибнут, но на их месте образуются новые. Однако в результате масштабных исследований выявлено, что естественная убыль несколько превышает появление новых клеток. Важно то, что вопреки ранее существующей теории доказано, что нервные клетки восстанавливаются. Эксперты разработали рекомендации по активизации мыслительной деятельности, которые позволяют сделать процесс восстановления нейронов еще более эффективным.

Нервные клетки восстанавливаются: доказано учеными

У человека огромный резерв нервных клеток закладывается еще на генетическом уровне в период эмбрионального развития. Учеными доказано, что эта величина постоянная и при утрате нейроны не восстанавливаются. Однако нас месте мертвых клеток образуются новые. Это происходит на протяжении всей жизни и каждый день. В течение 24 часов мозг человека производит до нескольких тысяч нейронов.

Выявлено, что естественная убыль нервных клеток несколько превышает образование новых. Теория о том, что нервные клетки восстанавливаются, действительно имеет место. Каждому индивиду важно препятствовать нарушению естественного равновесия между гибелью и восстановление нервных клеток. Сохранить нейропластичность, то есть способность к мозговой регенерации помогут четыре фактора:

• постоянство социальных связей и положительная направленность в общении с близкими людьми;
• способность к обучению и умение ее реализовывать на протяжении всей жизни;
• устойчивое мировоззрение;
• равновесие между желаниями и реальными возможностями.

В результате масштабных исследований было доказано, что любое количество алкоголя убивает нейроны. После употребления алкоголя происходит склеивание эритроцитов крови, это препятствует попаданию питательных веществ в нервные клетки и они погибают практически за 7-9 минут. При этом концентрация спирта в крови абсолютно не имеет значения. Женские клетки головного мозга боле восприимчивы, чем у мужчин, тем самым алкогольная зависимость развивается при меньших дозах.

Особенно восприимчивы клетки мозга к любым стрессовым состояниям у беременных женщин. Нервозность может спровоцировать не только ухудшение самочувствия самой женщины. Велик риск развития у плода различных патологий, в том числе шизофрении и умственной отсталости. Во время беременности повышенная нервная возбудимость грозит тем, что у эмбриона будет происходить запрограммированная клеточная гибель 70% уже сформировавшихся нейронов.

Правильное питание

Опровергая известную теорию о том, что нервные клетки не восстанавливаются, последние научные исследования доказывают - регенерация клеток возможна. Для этого не требуются дорогостоящие лекарства или сложное медицинское оборудование. Эксперты утверждают, что восстановить нейроны можно с помощью правильного питания. В результате клинических исследований с участием добровольцев выявлено, что положительно влияние на головной мозг оказывает низкокалорийная и богатая витаминами и минералами диета.

Повышается сопротивляемость заболеваниям невротического характера, увеличивается продолжительность жизни и происходит стимулирование производства нейронов из стволовых клеток. Также рекомендуется увеличивать интервал времени между приемами пищи. Это улучшит общее самочувствие эффективнее, чем ограничение калорий. Ученые утверждают, что неполноценное питание в виде неправленых диет снижает выработку тестостерона и эстрогена, тем самым снижая сексуальную активность. Оптимальный вариант - есть хорошо, но реже.

Аэробика для мозга

Ученые доказали, что для восстановления нервных клеток важно ежеминутно задействовать максимальное число участков головного мозга. Простые приемы такой тренировки объединены в общий комплекс под названием нейробика. Слово довольно просто расшифровывается. «Нейро» означает нейроны, которые представляют собой клетки головного мозга нервные клетки. «Обика» - упражнение, гимнастика. Несложные нейробические упражнения, выполняемые человеком, позволяют на высоком уровне активировать не только мозговую деятельность.

В тренировочный процесс задействуются все клетки организма, в том числе нервные. Для положительного эффекта важно помнить, что «гимнастика для мозга» должна стать неотъемлемой частью жизни, и тогда мозг действительно будет находиться в состоянии постоянной активности. Эксперты доказали, что многие ежедневные привычки человека настолько автоматизированы, что выполняются практически на бессознательном уровне.

Человек не задумывается над тем, что происходит в его головном мозге при определенных действиях. Являясь неотъемлемой частью повседневной жизни, многие привычки просто тормозят работу нейронов, ведь выполняются без минимального мыслительного напряжения. Улучшить ситуацию можно, если изменить устоявшийся ритм жизни и распорядок дня. Устранение предсказуемости в действиях - один из приемов нейробики.

Ритуал утреннего пробуждения

У большинства людей одно утро похоже на другое вплоть до малейших делателей. Выполнение утренних процедур, кофе, завтрак, пробежка - все действия расписаны буквально по секундам. Для того чтобы обострить органы чувств, можно проделать весь утренний ритуал, например, с закрытыми глазами.

Необычные эмоции, подключение воображения и фантазии способствуют активизации мозга. Непривычные задания станут нейробикой для клеток и новым этапом в совершенствовании мыслительной деятельности. Специалисты рекомендуют заменить традиционный крепкий кофе ароматным травяным чаем. Вместо яичницы можно позавтракать бутербродами. Необычность привычных действий станет лучшим способом для восстановления нейронов.

Новый маршрут на работу

Привычной до мелочей является дорога на работу и обратно. Рекомендуется изменить свой привычный путь, позволяя подключиться клеткам мозга для запоминания нового маршрута. Уникальным методом признано подсчитывание шагов от дома до автостоянки. Рекомендуется обратить внимание на вывеску ближайшего магазина или на надпись на рекламном щите. Акцент на окружающих мелочах - еще один верный этап нейробики.

Как говорил герой Леонида Броневого, уездный доктор: «голова - предмет тёмный, исследованию не подлежит… ». Компактное скопление нервных клеток, называемое мозгом, хотя и давно исследуется нейрофизиологами, но ответов на все вопросы, связанные с функционированием нейронов ученые получить еще не смогли.

Суть вопроса

Некоторое время назад – вплоть до 90-х годов прошлого века, считалось, что количество нейронов в организме человека имеет постоянную величину и при утрате восстановить поврежденные нервные клетки мозга невозможно. Отчасти это утверждение действительно верно: во время развития эмбриона природой закладывается огромный резерв клеток.

Новорождённый ребенок еще до рождения теряет в результате запрограммированной клеточной гибели – апоптоза, практически 70% из сформировавшихся нейронов. Гибель нейронов продолжается в течение всей жизни.

Начиная с тридцатилетнего возраста этот процесс активизируется – человек ежедневно теряет до 50000 нейронов. В результате таких потерь мозг старого человека уменьшается примерно на 15% по сравнению с его объемом в юности и зрелых годах.

Характерно, что это явление ученые отмечают только у человека – у других млекопитающих, и в том числе и приматов, возрастного уменьшения мозга, и как следствие, старческого слабоумия не наблюдается. Возможно, это связано с тем, что животные в природе не доживают до преклонных лет.

Ученые считают, что старение мозговой ткани – естественный процесс, заложенный природой, и является следствием приобретенного человеком долголетия. На работу мозга тратится очень много энергии организма, поэтому когда в повышенной активности необходимость отпадает, природа уменьшает энергопотребление мозговой ткани, расходуя энергию на поддержание других систем организма.

Эти данные действительно подтверждают расхожее выражение, что нервные клетки не восстанавливаются. А зачем, если организму в нормальном состоянии нет необходимости восстанавливать погибшие нейроны – имеется запас клеток, с избытком рассчитанный на всю жизнь.

Наблюдение за пациентами, страдающими болезнью Паркинсона, показали, что клинические проявления заболевания проявляются, когда погибнет почти 90% нейронов среднего мозга, отвечающего за управление движениями. При гибели нейронов их функции берут на себя соседние нервные клетки. Они увеличиваются в размерах и формируют новые связи между нейронами.

Так что, если в жизни человека «…все идет по плану» , нейроны, теряемые в генетически заложенных количествах, не восстанавливаются – в этом просто нет необходимости.

Точнее, образование новых нейронов происходит. На протяжении всей жизни вырабатывается постоянно некоторое количество новых нервных клеток. Мозг приматов, в том числе и человека, производит несколько тысяч нейронов каждый день. Но естественная убыль нервных клеток все же значительно больше.

Но план может и нарушиться. Может произойти массовая гибель нейронов. Конечно, не из-за отсутствия положительных эмоций, а, например, в результате механических повреждений при травмах. Вот тут-то и вступает в действие способность к регенерации нервных клеток. Исследования ученых доказывают, что возможна пересадка тканей мозга, при которой не только не отторгается трансплантат, — внесение донорских клеток приводит к восстановлению нервной ткани реципиента.

Прецедент Тери Уоллиса

Кроме опытов над мышами, в качестве доказательства для ученых может служить случай с Терри Уоллисом, проведшим в коме после сильной автомобильной аварии двадцать лет. Родственники отказались отключить Терри от аппаратов жизнеобеспечения, после того, как медики диагностировали вегетативное состояние.

После двадцатилетнего перерыва Терри Уоллис пришел в сознание. Сейчас он уже может произносить осмысленные слова, шутить. Постепенно восстанавливаются и некоторые двигательные функции, хотя это осложняется тем, что за столь долгое время бездействия у мужчины атрофировались все мышцы тела.

Исследования мозга Терри Уоллиса, проводимые учеными, демонстрируют феноменальные явления: мозг Терри выращивает новые нервные структуры взамен утраченных при аварии.

Причем новые образования имеют форму и местоположение, отличные от обычных. Похоже, мозг выращивает новые нейроны там, где ему удобнее, не пытаясь восстановить утраченные при травме. Эксперименты, проведенные с больными, находящимися в вегетативном состоянии, доказали, что пациенты способны отвечать на вопросы и реагировать на просьбы. Правда, зафиксировать это можно только по активности мозговой системы при помощи магниторезонансной томографии. Это открытие может в корне перевернуть отношение к пациентам, впавшим в вегетативное состояние.

Увеличению количества погибающих нейронов может способствовать не только экстремальные ситуации вроде черепно-мозговых травм. Стрессы, неправильное питание, экология – все эти факторы могут увеличивать количество нервных клеток, теряемых человеком. Состояние стресса снижает и образование новых нейронов. Стрессовые ситуации, пережитые во время внутриутробного развития и в первое время после рождения, способны вызвать снижение количества нервных клеток в будущей жизни.

Как восстановить нейроны

Вместо того чтобы задаваться проблемой, можно ли вообще восстановить нервные клетки, может быть, стоит решить – а стоит ли? В докладе профессора Г.Хютера на Всемирном конгрессе психиатров рассказывалось о наблюдении над послушницами монастыря в Канаде. Многим наблюдавшимся женщинам было более ста лет. И все они демонстрировали отличное психическое и умственное здоровье: в их мозгу не было обнаружены характерных старческих дегенеративных изменений.

По мнению профессора, для сохранения нейропластичности – способности к мозговой регенерации, способствуют четыре фактора:

• прочность социальных связей и доброжелательное отношение с близкими;
• способность к обучению и реализация этой способности на протяжении всей жизни;
• равновесие между желаемым и имеющимся в реальности;
• устойчивое мировоззрение.

Все эти факторы как раз и имелись у монахинь.

У человека насчитывается больше ста миллиардов нейронов. Каждый из них состоит из отростков и тела - как правило, из нескольких дендритов, коротких и разветвленных, и одного аксона. Посредством отростков осуществляется контакт нейронов друг с другом. При этом формируются круги и сети, по которым происходит циркуляция импульсов. С давних времен ученых волнует вопрос, восстанавливаются ли нервные клетки.

В течение всей жизни в мозг теряет нейроны. Эта гибель запрограммирована генетически. Однако в отличие от прочих клеток, они не имеют способности делиться. В таких случаях начинает действовать другой механизм. Функции потерянных клеток начинают выполнять близлежащие, которые, увеличиваясь в размерах, начинают формировать новые связи. Таким образом, компенсируется бездействие погибших нейронов.

Ранее было принято считать, что не восстанавливаются. Однако это утверждение опровергается современной медициной. Несмотря на отсутствие способности к делению, нервные клетки восстанавливаются и развиваются в мозге даже взрослого человека. Кроме того, нейроны могут регенерировать потерянные отростки и связь с прочими клетками.

Самое значительное скопление нервных клеток располагается в головном мозге. За счет отходящих многочисленных отростков формируются контакты с соседними нейронами.

Черепные, вегетативные и спинномозговые окончания и нервы, обеспечивающие проведение импульсов к тканям, внутренним органам и конечностям, образуют периферическую часть

В здоровом организме является системой слаженной. Однако если в сложной цепи одно из звеньев перестает выполнять свои функции, может страдать все тело. Тяжелые мозговые поражения, сопровождающие болезнь Паркинсона, инсульт, приводят к ускоренной потере нейронов. В течение многих десятилетий ученые пытаются ответить на вопрос, как нервные клетки восстанавливаются.

Сегодня известно, что зарождение нейронов в мозге взрослых млекопитающих может осуществляться при помощи особых стволовых клеток (так называемых нейрональных). На данный момент установлено, что нервные клетки восстанавливаются в субвентрикулярной области, гиппокампе (зубчатой извилине) и коре мозжечка. В последнем участке отмечается наиболее интенсивный нейрогенез. Мозжечок участвует в приобретении и сохранении информации о навыках автоматизированных и бессознательных. Например, разучивая движения танца, человек постепенно перестает задумываться о них, совершая их автоматически.

Наиболее интригующим ученые считают регенерацию нейронов в зубчатой извилине. В этой области происходит рождение эмоций, хранение и обработка пространственной информации. Ученым пока не удалось до конца разобраться, как образованные вновь нейроны воздействуют на воспоминания уже сформированные, и каким образом происходит их взаимодействие со зрелыми нейронами в этом отделе мозга.

Ученые отмечают, что нервные клетки восстанавливаются в тех зонах, которые отвечают непосредственно за выживание в физическом плане: ориентацию в пространстве, по запаху, образование двигательной памяти. Формирование проходит активно в молодом возрасте, во время роста мозга. При этом нейрогенез связан со всеми зонами. По достижению зрелого возраста развитие мыслительных функций осуществляется за счет перестройки между нейронами контактов, но не вследствие образования новых клеток.

Следует отметить, что ученые продолжают поиски ранее неизвестных очагов нейрогенеза, даже несмотря на несколько довольно неудачных попыток. Данное направление имеет актуальность не только в фундаментальной науке, но и прикладных исследованиях.