Мозг новорожденного младенца содержит 100 миллиардов нервных клеток - нейронов. Считается, что их количество остается неизменным в течение всей жизни. По мере взросления человека и развития его интеллекта увеличивается не число нейронов, а число и сложность соединений между ними. Гибель нервных клеток в результате болезни или травмы невосполнима - человек теряет способность думать, чувствовать, говорить, двигаться - в зависимости от того, какие части мозга повреждены. Поэтому и бытует выражение: "нервные клетки не восстанавливаются".
На вопрос: можно ли восстановить поврежденную нервную ткань? - наука долгое время отвечала отрицательно. Однако исследования академика Российской академии естественных наук, члена Международных институтов эмбриологии и биологии развития Льва Владимировича Полежаева свидетельствуют о другом: в некоторых условиях нервные клетки могут быть восстановлены.
Академик Л. ПОЛЕЖАЕВ.
Загадки нейронов
Медикам давно известно, что при повреждении разных отделов мозга у человека нервные клетки (нейроны) теряют способность проводить электрические импульсы. Кроме того, при травмах мозга нейроны сильно изменяются: их многочисленные ветвистые отростки, принимающие и передающие нервные импульсы, исчезают, клетки сморщиваются и уменьшаются в размере. После такого превращения нейроны уже не способны выполнять свою главную работу в организме. А не работают нервные клетки - нет и мышления, эмоций, сложных проявлений психической жизни человека. Поэтому травмирование нервной ткани, особенно в головном мозге, и приводит к непоправимым последствиям. Это касается не только человека, но и млекопитающих.
А как обстоит дело с другими животными - у всех ли нервная ткань не восстанавливается после повреждения? Оказывается, у рыб, тритонов, аксолотлей, саламандр, лягушек и ящериц нервные клетки мозга способны к восстановлению.
Почему же у одних животных нервная ткань обладает способностью к регенерации, а у других нет? И так ли это на самом деле? Этот вопрос долгие годы занимал умы ученых.
Что такое, вообще, восстановление нервной ткани? Это либо появление новых нервных клеток, которые возьмут на себя функции погибших нейронов, либо возвращение изменившихся в результате травмы нервных клеток в исходное рабочее состояние.
Источником восстановления нервной ткани могут стать еще не развитые клетки глубоких слоев мозга. Они превращаются в так называемые нейробласты - предшественники нервных клеток, а затем уже - в нейроны. Это явление обнаружил в 1967 году немецкий исследователь В. Кирше - сначала у лягушек и аксолотлей, а потом еще и у крыс.
Был замечен и другой путь: после повреждения мозга сохранившиеся нервные клетки светлеют, внутри них формируются два ядра, далее разделяется пополам цитоплазма, и в результате этого разделения получается два нейрона. Так появляются новые нервные клетки. Российский биолог И. Рампан, работавший в Институте мозга, в 1956 году первым открыл именно такой способ восстановления нервной ткани у крыс, собак, волков и других видов животных.
В 1981-1985 годах американский исследователь Ф. Ноттебом обнаружил, что сходные процессы протекают у поющих самцов канареек. У них сильно увеличиваются области мозга, отвечающие за пение - как оказалось, за счет того, что в этих областях появляются новые нейроны.
В 70-е годы в Киевском и Саратовском университетах, в Московском медицинском институте исследователи изучали крыс и собак с повреждениями различных участков мозга. Под микроскопом удалось проследить, как по краям раны нервные клетки размножаются и появляются новые нейроны. Однако нервная ткань в области травмы полностью не восстанавливалась. Напрашивался вопрос: нельзя ли как-то стимулировать процесс деления клеток и тем самым вызвать появление новых нейронов?
Трансплантация нервной ткани
Ученые пытались решить проблему восстановления нервной ткани таким путем - пересадить нервную ткань, взятую от взрослых млекопитающих, в головной мозг других животных того же вида. Но эти попытки не привели к успеху - пересаженная ткань рассасывалась. В 1962-1963 годах автор статьи и его сотрудница Э. Н. Карнаухова пошли другим путем - они осуществили пересадку кусочка мозга от одной крысы к другой, используя для трансплантации растертую, бесклеточную нервную ткань. Опыт оказался удачным - ткань мозга у животных восстановилась.
В 70-е годы во многих странах мира стали проводить пересадки в головной мозг нервной ткани не взрослых животных, а зародышей. При этом эмбриональная нервная ткань не отторгалась, а приживлялась, развивалась и соединялась с нервными клетками мозга хозяина, то есть чувствовала себя как дома. Этот парадоксаль ный факт исследователи объяснили тем, что эмбриональная ткань более устойчива, чем взрослая.
Кроме того, у этого метода были и другие преимущества - кусочек эмбриональной ткани не отторгался при трансплантации. Почему? Все дело в том, что ткань мозга отделена от остальной внутренней среды организма так называемым гематоэнцефалическим барьером. Этот барьер не пропускает в мозг крупные молекулы и клетки из других частей тела. Гематоэнцефалический барьер состоит из плотно сомкнутых клеток внутренней части тонких кровеносных сосудов мозга. Нарушенный во время пересадки нервной ткани гематоэнцефалический барьер через некоторое время восстанавливается. Все, что расположено внутри барьера - в том числе и пересаженный кусочек эмбриональной нервной ткани, - организм считает "своим". Этот кусочек оказывается как бы в привилегированном положении. Поэтому иммунные клетки, обычно способствующие отторжению всего чужеродного, на этот кусочек не реагируют, и он успешно приживается в мозге. Пересаженные нейроны своими отростками соединяются с отростками нейронов хозяина и буквально врастают в тонкую и сложную структуру коры головного мозга.
Важную роль играет и такой факт: при трансплантации из разрушенной нервной ткани и хозяина, и трансплантата выделяются продукты распада нервной ткани. Они каким-то образом омолаживают нервную ткань хозяина. В результате мозг практически полностью восстанавливается.
Этот метод пересадки нервной ткани стал быстро распространяться в разных странах мира. Оказалось, что трансплантацию нервной ткани можно осуществлять и у людей. Так появилась возможность лечить некоторые неврологические и психические заболевания.
Например, при болезни Паркинсона у больного разрушается особый отдел мозга - черная субстанция. В ней вырабатывается вещество - дофамин, которое у здоровых людей передается по нервным отросткам в соседнюю часть мозга и осуществляет регуляцию разнообразных движений. При болезни Паркинсона этот процесс нарушается. Человек не может совершать целенаправленные движения, руки его дрожат, тело постепенно теряет подвижность.
Сегодня с помощью эмбриональной трансплантации в Швеции, Мексике, США, на Кубе прооперирова но уже несколько сотен пациентов с болезнью Паркинсона. Они вновь обрели способность двигаться, а некоторые вернулись к работе.
Пересадка эмбриональной нервной ткани в область раны может помочь и при тяжелых травмах головы. Такая работа проводится сейчас в Институте нейрохирургии в Киеве, которым руководит академик А. П. Ромоданов, и в некоторых американских клиниках.
С помощью эмбриональной трансплантации нервной ткани удалось улучшить состояние пациентов с так называемой болезнью Гентингтона, при которой человек не может контролировать свои движения. Это связано с нарушением работы некоторых частей мозга. После трансплантации эмбриональной нервной ткани в пораженную область больной постепенно обретает контроль над своими движениями.
Возможно, что медикам удастся с помощью пересадки нервной ткани улучшить память и познаватель ные способности тех пациентов, чей мозг разрушен болезнью Альцгеймера.
Нейроны могут восстанавливаться
В лаборатории экспериментальной нейрогенетики Института общей генетики им. Н. И. Вавилова АН СССР несколько лет проводили опыты на животных, чтобы установить причины гибели нервных клеток и понять возможности их восстановления. Автор статьи и его сотрудники обнаружили, что в условиях острого кислородного голодания некоторые нейроны сморщивались или растворялись, остальные же как-то боролись с нехваткой кислорода. Однако при этом в нейронах резко снижалась выработка белка и нуклеиновых кислот, и клетки теряли способность проводить нервные импульсы.
После кислородного голодания в головной мозг крыс пересаживали кусочек эмбриональной нервной ткани. Трансплантаты успешно приживлялись. Отростки их нейронов соединялись с отростками нейронов мозга хозяина. Исследователи обнаружили, что этот процесс как-то усиливают продукты распада нервной ткани, которые выделяются при операции. По-видимому, именно они стимулировали регенерацию нервных клеток. Благодаря каким-то веществам, содержащимся в разрушенной нервной ткани, сморщенные и уменьшившиеся в размере нейроны постепенно восстанавливали свой обычный внешний вид. В них начиналась активная выработка биологически важных молекул, и клетки снова становились способными проводить нервные импульсы.
Какой же именно продукт распада нервной ткани мозга дает толчок регенерации нервных клеток? Поиски постепенно привели к выводу: наиболее важна информационная РНК ("дублер" молекулы наследственности ДНК). На основе этой молекулы в клетке из аминокислот синтезируются специфические белки. Введение в мозг этой РНК привело к полному восстановлению изменившихся после кислородного голодания нервных клеток. Поведение животных после инъекции РНК было таким же, как у их здоровых собратьев.
Гораздо удобнее было бы вводить РНК в кровеносные сосуды животных. Но сделать это оказалось непросто - крупные молекулы не проходили сквозь гематоэнцефалический барьер. Однако проницаемость барьера можно регулировать, например, с помощью инъекции раствора соли. Если таким путем временно раскрыть гематоэнцефалический барьер, а потом сделать инъекцию РНК, то молекула РНК достигнет цели.
Автор статьи вместе с химиком-органиком из Института судебной психиатрии В. П. Чехониным решили усовершенствовать метод. Они соединили РНК с поверхност ноактивным веществом, которое служило как бы "буксиром" и позволило крупным молекулам РНК пройти в мозг. В 1993 году опыты увенчались успехом. С помощью электронной микроскопии удалось проследить, как клетки капилляров мозга как бы "заглатыва ют" и затем выбрасывают в мозг РНК.
Таким образом, был разработан метод регенерации нервной ткани, совершенно безопасный, безвредный и очень простой. Есть надежда, что этот метод даст в руки врачам оружие против тяжелых психических болезней, которые сегодня считаются неизлечимыми. Однако для применения этих разработок в клинике требуется, согласно указаниям Минздрава России и Фармкомитета, провести проверку препарата на мутагенность, канцерогенность и токсичность. Проверка займет 2-3 года. К сожалению, в настоящее время экспериментальная работа приостановлена: нет финансирования. Между тем эта работа имеет огромное значение, так как больных шизофренией, старческим слабоумием, маниакально-депрессивным психозом в нашей стране немало. Во многих случаях врачи бессильны что-либо сделать, а больные медленно погибают.
Литература
Полежаев Л. В., Александрова М. А. Трансплантация ткани мозга в норме и патологии . М., 1986.
Полежаев Л. В. и др. Трансплантация ткани мозга в биологии и медицине . М., 1993.
Полежаев Л. Трансплантация лечит мозг. "Наука и жизнь" № 5, 1989.
Нейроны и мозг
В головном мозге человека и млекопитающих ученые выделяют области и ядра - плотные скопления нейронов. Различают также кору мозга и подкорковые области. Все эти участки мозга состоят из нейронов и связаны между собой отростками нейронов. Каждый нейрон имеет один аксон - длинный отросток и множество дендритов - коротких отростков. Специфические соединения между нейронами называются синапсами. Нейроны окружены клетками другого рода - глиоцитами. Они играют роль поддерживающих и питающих нейроны клеток. Нейроны легко повреждаются, очень ранимы: через 5-10 минут после того, как перестал поступать кислород, они погибают.
Словарик к статье
Нейроны - нервные клетки.
Гематоэнцефалический барьер - структура из клеток внутренней части капилляров мозга, которая не пропускает в мозг крупные молекулы и клетки из других частей тела.
Синапс - особое соединение нервных клеток.
Гипоксия - нехватка кислорода.
Трансплантат - кусочек ткани, который пересаживается другому животному (реципиенту).
РНК - молекула, дублирующая наследственную информацию и служащая основой для синтеза белков.
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.
Дата публикации или обновления 25.03.2017
Так восстанавливаются ли нервные клетки
В журнале «Наука и жизнь» (№ 2, 1982 г.) был опубликован ответ доктора биологических наук Б. Медникова на вопрос читателя В. Сигала: восстанавливаются ли нервные клетки и почему в процессе эволюции не выработалась их регенерация.
Ответ Б. Медиикова, касающийся деления нейронов, вызвал новые вопросы читателей.
Публикуем выступления доктора биологических наук Б. Медникова, профессора Г. Коблова, высказывающего свою точку зрения, ие совпадающую с мнением большинства ученых, и доктора биологических наук Н. Косицына.
Доктор биологических наук Б. Медников
Ответ на письмо читателя В. Сигала неожиданно вызвал бурную читательскую реакцию. Авторы писем, на мой взгляд, смешивают два разных процесса. Первый из них - восстановление нервных связей, и именно он и интересует читателей с травмами нервной системы (Ритуальные услуги).
Нервные связи даже в таких тяжелых случаях, как разрыв нерва, перелом позвоночника, могут полностью или частично восстановиться, но не за счет деления нервных клеток. Эти связи восстанавливаются путем разрастания отростков нервных клеток, которые в конце концов могут перекрыть разрыв, или же миграцией самих нервных клеток. Разрастание отростков происходит за счет увеличения концентрации особого белка - фактора роста нервов. К сожалению, этот чудодейственный белок пока не используется в клинике по простой причине: медики еще не научились локализовать его действие там, где это необходимо (здесь аналогия со многими антибиотиками, которые исправно убивают раковые клетки, но не щадят и здоровых).
Нервные клетки - одни из самых подвижных клеток нашего организма, они могут двигаться с места на место. Клетки-мигранты могут перекрывать поврежденное место нерва, восстанавливая связь. Этот процесс порой сбивает с толку исследователей. Они обнаруживают нервные клетки там, где их не должно быть, и считают, что открыли процесс деления - второй, которым интересуются читатели.
Доктор биологических наук профессор Г. Коблов пишет, что я исхожу из не оправдавшей себя теории о невозможности деления нейронов, которая якобы основана на исследовании нервных клеток, взятых у трупов, в культуре. Это неверно.
В культуре клетки могут себя вести иначе, чем в организме: неделящиеся могут начать делиться и наоборот.
Потеря нервными клетками способности к делению строго доказана определением митотического индекса - отношения делящихся клеток на срезе ткани к их общему числу. Чем больше клеток с оформленными хромосомами, тем активнее восстанавливается ткань.
Второе неопровержимое доказательство того, что нейроны не делятся, - отсутствие в нервных клетках синтеза ДНК. Чтобы клетка разделилась, количество ДНК должно возрасти вдвое.
Делящиеся клетки при этом активно включают предшественник ДНК - меченый радиоактивным изотопомтимидин, поэтому их легко обнаружить. Нервные клетки включают лишь ничтожное количество тимидина, которое идет на «ремонтные работы» - репарацию (исправление) повреждений ДНК, а не на ее репликацию.
Из этого, конечно, не следует, что нервные клетки потеряли способность к делению безвозвратно. Возможны случаи, когда эта способность восстанавливается - как же в противном случае возникали бы опухоли мозга? Но мы еще не знаем деталей этого явления. Быть может, злокачественными становятся не «взрослые», дифференцированные нервные клетки, а незрелые, еще не потерявшие способность к митозу.
Часть их может сохраняться в нервном ткани со времени развития эмбриона.
Итак, восстанавливаются ли нервные пути после повреждения? Да, во многих случаях это происходит, и медициной разработан целый комплекс процедур, ускоряющий этот процесс. Но восстановление связи происходит отнюдь не за счет деления нейронов. То, что дифференцированные, зрелые нейроны теряют способность к делению, - непреложный факт.
Доктор биологических наук, профессор Г. Коблов (г. Саратов)
В ответе Б. Медникова восстановление понимается как замещение. На самом деле термин «восстановление» предполагает восстановление структуры нервной клетки - нейрона - после повреждения. Наиболее часто повреждаются его отростки. Большой клинический и экспериментальный материал показывает, что отростки (особенно периферические) при подходящих условиях, преодолевая значительные расстояния, успешно регенерируют с восстановлением функции. Так, например, происходит восстановление чувствительности перерезанного нерва. При образовании на пути регинерирующих волокон грубого рубца, препятствующего росту, восстановления функции не произойдет, если последующим вмешательством не будут созданы необходимые условия.
В ответе читателю В. Сигалу Медников исходит из не оправдавшей себя теории о невозможности деления нейронов. Эта теория основана на исследовании нервных клеток спинного и головного мозга человека через 24 - 48 часов после его смерти.
Мертвые клетки, конечно, не делятся. Нервные клетки головного и спинного мозга весьма чувствительны к остановке дыхания или кровообращения, и часть их в этих условиях начинает отмирать уже через 5 - 10 минут. Чувствителен и процесс деления - он быстро прекращается. При исследовании свежего материала (это возможно только на животных) деление нервных клеток описано многократно - в различных участках нервной системы теплокровных животных: кролик, кошка, морская свинка, белая мышь.
Деление нейронов происходит и при небольших - ограниченных повреждениях коры мозга. При обширных повреждениях или удалении коры неизбежно грубое нарушение кровоснабжения, к чему так чувствительны нервные клетки. Сопровождающая нервные элементы так называемая глиальная ткань менее чувствительна, и на месте повреждения быстро формируется глиальный рубец.
Все это препятствует (пока!) восстановлению структуры.
На вопрос, возможно ли замещение выпавшего (погибшего) нейрона или группы нейронов), Б. Медников дает отрицательный ответ, основываясь на том, что с выпавшим (погибшим) нейроном утеряны «адреса» связей погибшего нейрона с другими. Это тоже нельзя признать верным. Положение нейронов и характер их связей в нервной системе весьма разнообразны.
В нервной системе имеются длинные связи (например, от клеток коры мозга к клеткам концевого отдела спинного мозга) и короткие связи - когда «адресат» (или «адресаты») расположен рядом или на небольшом расстоянии. Нейроны, образующие короткие связи, объединяют группу рядом или вблизи лежащих нейронов. Они составляют почти половину общего числа нейронов центральной нервной системы.
В сетчатке глаза человека оставшиеся без связи нейроны располагаются рядом, их отделяют доли миллиметров - десятки микрон, и отыскать их нетрудно. Деление нейронов после травмы описано еще в конце XIX века и не отрицается и ныне.
В узлах нервных сплетений, лежащих внутри стенки органа (так называемых интрамуральных), как, например, в сердце и особенно в стенке органов пищеварительного тракта, нервные клетки располагаются рядом, вблизи структур, на которых они образуют окончания, это облегчает поиск «адресата». Особенно интересно, что лишенные нервных связей участки - «адресаты» - оказываются весьма беспокойными и нервные волокна (отростки клеток) растут направленно к денервированным участкам (структурам).
Отысканию денервированных структур способствует и то, что пути-дороги, по которым ранее к ним шли нервные волокна, длительно сохраняются, и, как показывает опыт, по ним и прорастаюновые волокна, проделывая нередко длительный путь.
Доктор биологических наук Н. Косицын, Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии АН СССР
Вопрос читателя В. Сигала касается проблемы восстановления и регенерации нервных клеток и может быть истолкован с двух позиций: восстановления и регенерации отдельных частей нервных клеток, утраченных вследствие патологии; восстановления полностью погибших нервных клеток за счет деления сохранившихся.
В своем ответе Б. Медников не затронул первого положения, поэтому профессор Г. Коблов прав, утверждая, что процесс регенерации, или восстановления, частей нервных клеток однозначно доказан как в эксперименте, так и в клинике.
Особенно это касается регенерации поврежденных аксонов (отростков нервной клетки), их окончаний, рецепторных окончаний.
Бесспорен и факт деления глиальных клеток, которые в совокупности составляют большую часть мозга.
Вопрос же о делении нервных клеток в норме до сих пор остается открытым, и в данном случае доводы Б. Медникова, отрицающие деление нервных клеток (особенно в центральной нервной системе), логичны и убедительны.
Хотя при патологических процессах (при раке, туберкулезе и т. д.) и при экстремальных воздействиях можно наблюдать атипичное деление нейронов. Профессор Г. Коблов - давний сторонник положения о делении нервных клеток. Однако его собственные данные и цитируемые им по этому поводу литературные сведения не являются бесспорными н убедительными.
Возникшее недоразумение по вопросу о возможностях регенерации аксонов нервных клеток и восстановления их связей по прежним «адресам», о которых пишет профессор Г. Коблов,- следствие неправильно понятого им примера с адресной книжкой, приведенного Б. Медниковым, где утерянную страницу с конкретными адресами нельзя заменить любой другой страницей. Эта дискуссия связана с нечеткостью вопроса читателя, и в силу этого - одностороннего ответа Б. Медникова, а также с императивным толкованием проблемы деления нервных клеток профессором Г. Кобловым.
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.
«Центры взрослого мозга представляют собой нечто установленное, законченное и неизменное. Все может умереть, ничто не может быть восстановлено», – писал в 1913 году гистолог Рамон-и-Кахаль, изучавший клетки мозга.
«Эта идея стала одной из главных догм нейробиологии, – рассказывает нейропсихолог, ведущий научный сотрудник Научного центра психического здоровья Маргарита Алфимова. – Она казалась логичной, ведь в мозге действуют устоявшиеся цепи нейронов, и образование новых клеток могло бы эту систему дестабилизировать.
В неизменность клеток мозга многие верили настолько, что проигнорировали в 1965 году открытие Джозефа Альтмана и Гопала Д. Даса – нейрогенез, то есть процесс образования новых нейронов, в гиппокампе крыс. Только в 1998 году Петер Эриксон убедительно доказал существование нейрогенеза в мозге человека».
Что мы знаем сегодня? Рождение новых нейронов в мозге человека происходит в течение всей жизни, немного замедляясь после 40 лет. Причем нейроны рождаются не во всем мозге, а только в двух участках – в зубчатой извилине гиппокампа и в обонятельной системе.
«Особый интерес ученых вызывает гиппокамп, поскольку эта область мозга связана с памятью, с эмоциями, – уточняет Маргарита Алфимова. – Считается, что каждый день обновляется около 700 нейронов зубчатой извилины. Часть старых отмирает, а новые встраиваются в устоявшиеся сети».
Депрессия, алкоголизм и сильный стресс замедляют образование новых нейронов
Какую пользу можно извлечь из этих процессов?
«Прежде всего, – объясняет Маргарита Алфимова, – биологи исследуют возможность трансплантации новых нейронов в поврежденные зоны мозга, что может быть актуально для лечения болезни Альцгеймера и других болезней, связанных с дегенерацией и травмами мозга. То, что нервная ткань после трансплантации приживается и стимулирует регенерацию мозга, например, после инсультов, уже доказано на животных».
Кроме того, сейчас активно изучается влияние нейрогенеза на память и познавательные процессы, на распознавание паттернов, на возможность ориентироваться в пространстве и действовать с учетом контекста.
Исследования показывают, что умеренная физическая нагрузка усиливает нейрогенез и улучшает когнитивные функции. Такой же эффект оказывает увеличение интервалов между приемами пищи. А вот депрессия, алкоголизм и сильный стресс замедляют образование новых нейронов.
Так что смысл, который мы вкладываем в призыв сохранять самообладание – «Успокойся, нервные клетки не восстанавливаются», – остается прежним. Но, исходя из современных научных данных, корректно будет выразиться иначе: «Успокойся, ты замедляешь нейрогенез».
