Наука и религия

то не знает популярного выражения: «нервные клетки не восстанавливаются». Так вот, оказываются, восстанавливаются и даже очень неплохо. Многолетняя вера в то, что зрелый мозг не может продуцировать новые клетки, похоже, наконец, убедительно поколеблена! В исследовании, опубликованном 15 октября, 1999 г в «Science» Элизабет Гоулд (Elizabeth Gould) и Чарлз Гроссом (Charles Gross), сотрудниками факультета психологии Принстонского Университета, было показано, что зрелый мозг продуцирует новые нейроны в количестве нескольких тысяч в день в течение всей жизни. Этот процесс был назван нейрогенезом. Эксперимент был проведен на коре мозга взрослых обезьян.

Для того, чтобы детектировать новые нейроны Гоулд и Гросс вводили обезьянам специальное вещество-метку BrdU. Дело в том, что только делящиеся клетки включают эту метку в свою ДНК и передают ее вновь образованным. После инъекции, в разное время (от 2 часов до 7 дней), исследователи тестировали кору головного мозга. Клетки, содержащие BrdU, были обнаружены в трех разных областях коры. Так как BrdU включается только в ДНК клеток, которые активно делятся, то это значит, что клетки с ДНК, содержащей метку, появились после инъекции.

Далее, необходимо было проверить, что вновь образованные клетки обладают характеристиками нейронов. Так, было показано, что новые клетки способны узнавать определенные белки, которые являются нейроноспецифичными. Кроме того, у всех клеток, содержащих BrdU, были обнаружены длинные отростки, которые у нейронов называются аксонами.

Согласно данным Гоулда и Гросса, новые клетки начинали размножаться в области мозга, которая называется субвентрикулярная зона (svz) и уже оттуда мигрировали в кору - к местам «постоянной прописки», где и созревали до взрослого состояния. Нужно отметить, что другие авторы уже указывали на svz, как на источник нейрональных стволовых клеток, - клеток, которые могут дать начало любой специализированной клетке нервной системы.

Новые клетки были обнаружены в 3-х из 4-х тестирующихся зонах головного мозга – в префронтальной, в темпоральной и задней париетальной областях. Известно, что все эти зоны активно вовлекаются в реализацию целого комплекса когнитивных задач, планирование, в реализацию кратковременной памяти, узнавание объектов и лиц и пространственную ориентацию. Интересно, что ни одной новой нервной клетки не образовалось в стриальной коре, которая ответственна за самые первые операции, связанные с визуальным анализом.

Эти результаты свидетельствуют о том, что нейрогенезис играет очень важную роль в реализации высшей нервной деятельности головного мозга, поскольку новые нейроны возникают в областях, связанных с когнитивными функциями и не возникают в зонах, реализующих более примитивный уровень анализа. В связи с этим, Гоулд и Гросс предполагают, что новые нейроны могут быть важны для процесса обучения и памяти, являясь своего рода временным пространством памяти и субстратом для обучения. Возможно, что новые нейроны обеспечивают организацию событий памяти в правильном порядке и «привязывают» их к определенному времени. Более того, как думают авторы исследования, эти новые нейроны могут быть теми чистыми «листами бумаги», на которых записывается новая информация и новые навыки при обучении.

На самом деле, тот факт, что нейрогенез может происходить и во взрослом мозге у некоторых животных, скажем, крыс или птиц, был известен уже сравнительно давно. Так, в 1965 году Джозеф Алтман (Joseph Altman) с коллегами показали, что новые нейроны регулярно появляются у взрослых крыс в гиппокампе, - область мозга важная для обеспечения ранних фаз обучения и памяти. В 1980 – Фернандо Ноттебом (Fernando Nottebohm) из Рокфеллеровского Университета обнаружил, что мозг певчих птиц, таких как канарейки, продуцирует новые нервные клетки в течение того времени, пока птицы учатся петь новые песни. Эта работа интересна тем, что демонстрирует связь образования новых нейронов с конкретным видом поведения. Позже Ноттебом показал, что новые нейроны в гиппокампе образуются в течение всей жизни птиц.

Однако исследования мозга приматов в 80-х, на предмет того, могут ли новые нейроны образовываться во взрослом мозгу, давали только отрицательные результаты. По-видимому, это было связано с тем, что не существовало ясного понимания того, как проводить подобные исследования на млекопитающих. Не все понятно и сегодня.

Но последние исследования подтвердили возможность появления новых нервных клеток в гиппокампе и взрослых приматов, включая человека. Так, в 1998 году Фред Гэйдж (Fred Gage) из Салковского Института Биологических Исследований (Калифорния) и Питер Эриксон (Peter Eriksson) из Салгренского Университета (Швеция) проанализировали гиппокампальную ткань, изъятую у пяти пациентов, которые умерли от рака. Эти пациенты, в свое время, получили инъекцию BrdU в диагностических целях (поскольку BrdU накапливается в делящихся клетках, то с его помощью можно найти раковые клетки). Гейжд и Эриксон обнаружили большое количество нейронов, помеченных BrdU в гиппокампальной ткани у всех пяти пациентов. Возраст этих пациентов был в пределах 57-72 года. Авторы полагают, что новые нейроны образуются в гиппокампе в течение всей жизни человека.

До сих пор неясно, образуются ли новые нейроны в высших отделах мозга человека (коре головного мозга). Говоря эволюционным языком, гиппокамп является довольно старой структурой, представленной уже начиная с рептилий. Другое дело кора, которая в таком виде как у человека встречается, разве что, только у приматов.

Исследователи пока не знают точно, для каких целей появляются новые клетки в коре мозга. Так, если будет показано, что новые нейроны играют функциональную роль, то ученым придется пересмотреть современные теории о том, как работает мозг. Известно, что зрелый мозг характеризуется определенной пластичностью, т.е. способностью изменяться, главным образом за счет реконфигурации связей между нейронами. Если же новые клетки производятся регулярно, то это открывает совершенно новый уровень сложности организации мозга.

Если аналогичные результаты будут получены на коре головного мозга человека, то это откроет новые пути лечения таких нейродегенеративных заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, болезнь Ханингтона. Эти болезни характеризуются тем, что нервные клетки либо погибают, либо теряют свою функцию. Когда потеря нейронов достигает критического уровня, симптомы болезни начинают прогрессировать. Возможно, что ученым удастся найти способы воздействия на нейрогенез таким образом, чтобы активировать производство новых нейронов в определенных областях мозга.