Нейрогенез взрослых

Большую часть предыдущего столетия общепринято было считать, что взрослый мозг новых клеток не производит. Это мнение начало меняться в 1960-х годах благодаря исследованиям, показавшим, что у некоторых биологических видов млекопитающих клетки мозга производятся и всю взрослую жизнь. Однако вопрос, распространяется ли это наблюдение на людей, по-прежнему остается открытым.

Растущий мозг производит множество клеток, и этот процесс называется нейрогенезом, однако долгое время считалось, что производство новых клеток происходит в период развития — и только. Когда-то это была ключевая догма нейробиологии, но в 1960-х годах в ней усомнились: серия экспериментов показала, что отдельные участки мозга крыс и мышей продолжают вырабатывать новые клетки и по завершении периода развития. Этими исследованиями поначалу пренебрегли, однако последующее изучение певчих воробьиных, а затем обезьян подтвердило полученные результаты.

Открытие нейрогенеза взрослых часто считают важнейшим в современной нейробиологии. Ныне широко распространена убежденность, что человеческий мозг производит новые клетки всю жизнь, — представление, перевернувшее наши взгляды на здоровый и хворый мозг. И ученые, и широкая публика очарованы мыслью, что взрослый мозг может производить новые клетки: это дарит надежду на способность мозга чинить себя после травмы или болезни.

Изучение животных показывает, что физические и умственные упражнения могут подтолкнуть рост новых клеток мозга, и ныне считается, что это применимо и к людям. Многие верят, что упражнения, стимулирующие нейрогенез, способны снизить риск связанного с возрастом угасания умственных возможностей, равно как болезни Альцгеймера и депрессии. В наши дни это область интенсивных исследований, однако вопрос, производит ли взрослый мозг свежие клетки, по-прежнему вызывает ожесточенные споры.

От мышей…

Хотя зачин у темы нейрогенеза взрослых вышел нестройный, теперь уже есть неопровержимые доказательства, что мозг грызунов содержит по меньшей мере две популяции стволовых клеток, сохраняющих способность производить новые нейроны на протяжении всей жизни особи, а новорожденные клетки выполняют важные функции.

Одна из этих общностей вырабатывает молодые нейроны, мигрирующие на короткие расстояния в гиппокамп. Там они встраиваются в существующие нейронные цепи и вносят свой вклад в обработку информации. Исследователи применили методики генной инженерии и вывели мышей, неспособных к производству новых нейронов гиппокампа. Изучение этой разновидности мышей показывает: блокирование взрослого нейрогенеза провоцирует тяжелые расстройства памяти — у животных возникали трудности с созданием новых воспоминаний, ориентационные навыки по сравнению с обычными особями оказались хуже.

Клетки, производимые другой областью мозга, перемещались на гораздо большие расстояния — к обонятельной луковице на самом переднем крае мозга, где они играют важную роль в обработке обонятельной информации. С пресечением производства этих новых нейронов мыши теряют способность формировать новые воспоминания о запахах.

«С завершением развития источники роста пересыхают необратимо. У взрослого нервные пути неизменны» Сантьяго Рамон-и-Кахаль (1905)

Эксперименты на животных также показали, что число новых клеток уменьшается с возрастом особи. Выяснилось, что образование новых клеток мозга поддерживают физические упражнения, равно как и помещение животных в удобные условия с большим количеством новых предметов, которые можно изучать и играть с ними. Другие данные указывают на то, что в мозге мыши есть стволовые клетки, начинающие делиться при повреждениях мозга, и получающиеся в результате незрелые нейроны далее мигрируют к месту травмы.

...До обезьян и людей

Можно ли эти сведения, добытые при изучении животных, распространить и на людей? — вот в чем вопрос. Частенько по умолчанию считается, что да, можно, но свидетельств о взрослом нейрогенезе человека кот наплакал. В 1980-1990-х годах несколько групп ученых искали новые клетки в мозге обезьян — уж они-то родственники человеку поближе грызунов. Эти исследования дали противоречивые результаты: одни ученые заявили, что обнаружили новорожденные нейроны в гиппокампе и коре, а другие ничего найти не смогли.

Работы по изучению взрослого нейрогенеза в человеческом мозге также противоречат друг другу. В 1998 году случился прорыв: ученые исследовали мозг пяти пациентов, умерших от рака, и обнаружили стволовые клетки в гиппокампе, способные, судя по всему, делиться и производить незрелые нейроны.

Отсюда сделали вывод, что гиппокамп человека, подобно мышиному, производит новые клетки всю жизнь. Важно, правда, отметить: исследование никак не доказало, что эти новые клетки работоспособны.

С тех пор несколько групп исследователей выделили стволовые клетки из различных областей человеческого мозга и выявили, что те могут производить незрелые клетки мозга, если выращивать их в чашках Петри. Еще одна работа, опубликованная в 2007 году, показала, что человеческий мозг содержит множество клеток, мигрирующих к обонятельной луковице, хотя воспроизвести этот результат пока не удалось. Разумеется, последующие работы подтвердили, что множество нейронов продолжает перемещаться к обонятельной луковице в мозге младенцев, однако мозг взрослого человека содержит гораздо меньше мигрирующих клеток — возможно, нисколько.

«Всем хочется верить, что можно починить поврежденный мозг, однако доказательств тому всего ничего» Эндрю Ламсден, британский нейробиолог (2011)

Итого результаты исследований подсказывают, что мозг человека продолжает вырабатывать множество новых клеток сразу после рождения, однако этот процесс быстро угасает. По всей вероятности, в мозге действительно присутствуют стволовые клетки, способные к размножению и до старости, однако важно понимать, что мы по-прежнему не знаем, вырабатываются ли новые клетки в достаточном количестве, чтобы иметь какое-либо функциональное значение. Словом, вопрос открыт.

Созвучно временам года

Серия классических экспериментов, проведенных в 1980-х годах, показала: размер мозга у певчих воробьиных меняется по сезону. Каждый год непосредственно перед брачным периодом область мозга самца канарейки, отвечающая за пение, производит новые клетки, что позволяет самцу выучивать новые мелодии для исполнения потенциальным подругам. По окончании брачного периода эти клетки отмирают, и участок мозга, отвечающий за пение, сжимается. Этот цикл регенерации и дегенерации повторяется ежегодно, из-за чего размеры области мозга, отвечающей за пение, флуктуируют. Наблюдение оказалось важным, поскольку на первые данные о нейрогенезе у взрослых крыс не обратили внимания. Изучение же мозга канареек привело к широкому признанию этого явления и развенчало устоявшуюся догму о том, что у взрослых позвоночных мозг не производит новых клеток.