Вчені досі сперечаються про те, чи здатний людський мозок вирощувати нові клітини після дитинства. Розвиваючийся людський мозок отримує мільярди нейронів, перебуваючи в утробі матері, і ще більше нарощує в дитинстві. Протягом більшої частини 20-го століття загальноприйнятою думкою було те, що клітини мозку, що виросли до дорослого віку, будуть єдиними, які ми матимемо до кінця життя. Але протягом останніх кількох десятиліть все більше досліджень спростовують це переконання.
Тож чи справді дорослі можуть вирощувати нейрони? Хоча деякі експерти вважають, що є вагомі докази того, що ми можемо отримувати клітини мозку після дитинства, інші все ще скептично ставляться до цієї ідеї.
Процес створення нових клітин мозку називається нейрогенезом. Дослідники вперше спостерігали нейрогенез після народження у лабораторних тварин різного віку, включаючи мишей, щурів та співочих птахів. У дорослих мишей вони виявили нові нейрони, що ростуть у частинах мозку, які разом називаються субшлуночковою зоною, ділянкою, тісно пов’язаною з нюхом, а також у гіпокампі, структурі, яка є центральною для пам’яті. Дослідники вважають, що нейрогенез у цих ділянках мозку важливий для пластичності, або здатності мозку адаптуватися та змінюватися з часом. Пластичність, наприклад, лежить в основі здатності навчатися та формувати спогади.
У мишей очевидно, що такі фактори способу життя, як проживання в стимулюючому середовищі та фізичні вправи, можуть сприяти росту нових нейронів. І навпаки, у мишачих моделях таких захворювань, як хвороба Альцгеймера, нейрогенез уповільнений. Що ще залишається предметом дискусій, так це те, чи поширюються ці висновки на інші види тварин, ніж миші та інші лабораторні тварини.
Нейрогенез у дорослих людей?
«Більшість наших знань про нейрогенез у дорослих людей отримані з досліджень на тваринних моделях», – сказав у електронному листі виданню Live Science Хонцзюнь Сонг, професор нейронауки Медичної школи Перельмана Пенсильванського університету. «Чи можна безпосередньо перенести такі знання на дослідження на людях, залишається викликом».
Це пояснюється тим, що багато досліджень, які підтвердили існування нейрогенезу у дорослих тварин, використовували методи, неможливі в дослідженнях на людях, такі як ін’єкція молекул радіоактивного трасера в мозок. Ці методи дозволяють вченим візуалізувати, чи ростуть нові нейрони і де, але самі трасери можуть бути токсичними. Ці методи також вимагають препарування мозку після евтаназії тварини.
«На жаль, поки що немає способу виміряти нейрогенез у живої людини», – сказав у електронному листі виданню Live Science Герд Кемперманн , професор геноміки регенерації в Центрі регенеративної терапії в Дрездені, Німеччина.
Однак, є деякі рідкісні випадки, коли вченим вдалося застосувати подібні методи для відстеження нейрогенезу у людей. Наприклад, радіоактивні індикаторні молекули, що використовуються в дослідженнях нейрогенезу у тварин, також іноді використовуються лікарями для відстеження росту пухлини у пацієнтів з раком мозку. Хоча ці радіоактивні індикаторні молекули занадто токсичні для здорових людей, їхня користь переважає ризики для пацієнтів, які вже хворіють на рак.
Вчені, які провели дослідження 1998 року, опубліковане в журналі Nature Medicine, використали цей підхід та проаналізували мозок хворих на рак після їхньої смерті. Вони повідомили, що, окрім позначення ракових клітин, молекули-індикатори позначили нові нейрони в гіпокампі. Це відкриття свідчить про те, що люди можуть вирощувати нові нейрони і в дорослому віці, враховуючи, що пацієнтам було від 57 до 72 років.
Пізніше, у дослідженні 2013 року в журналі Cell було використано форму радіовуглецевого датування для пошуку нових нейронів у людей. Радіовуглецеве датування зазвичай визначає вік зразка шляхом порівняння відносної частки двох різних форм вуглецю або ізотопів вуглецю, які називаються вуглецем-14 та вуглецем-12. Але для вивчення нейрогенезу у людей вчені натомість досліджували концентрації вуглецю-14 всередині ДНК клітин.
Їхній підхід скористався тим фактом, що в атмосфері спостерігався сплеск рівня вуглецю-14, спричинений випробуваннями ядерних бомб у 1950-х і 1960-х роках. Організм людей поглинав цей вуглець-14 через їжу, і він вбудовувався в їхню ДНК. Кількість вуглецю-14 у певній клітині відповідає концентрації ізотопу в атмосфері на момент формування клітини, що дозволяє приблизно визначити «день народження» цієї клітини та визначити, чи утворилася вона після народження її власника.
Аналізуючи посмертну тканину мозку людей віком від 19 до 92 років, це радіовуглецеве дослідження виявило новонароджені нейрони в гіпокампі дорослої людини. Але, хоча методи дослідження були переконливими, вони були настільки складними, що результати ніколи не були відтворені. З усім тим, існують також більш непрямі маркери нейрогенезу, такі як певні білки, які присутні лише в нейронах, що ростуть. Використовуючи ці методи, як Кемперманн, так і інші дослідницькі групи виявили додаткові докази новонароджених нейронів у мозку дорослої людини.
«Існує багато різних маркерів, які є більш-менш специфічними для нейрогенезу у дорослих», — сказав Кемперманн. «У зрізах тканин можна вивчати ці маркери під мікроскопом і шукати закономірності, що відповідають розвитку нейронів».
Не всі переконані
Але деякі дослідники не переконані в цих доказах. Артуро Альварес-Буйлла , професор нейрохірургії Каліфорнійського університету в Сан-Франциско, присвятив свою кар’єру вивченню росту нових нейронів. Хоча він спостерігав за утворенням нових нейронів у дітей та підлітків, він знайшов мало доказів на підтримку ідеї нейрогенезу у дорослих.
Альварес-Байлла вважає, що існує низка проблем, які можуть спонукати інших дослідників знайти ознаки нейрогенезу у дорослих людей. Наприклад, хімічні маркери, які деякі лабораторії використовують для відстеження нових нейронів, також можуть проявлятися в інших типах клітин, таких як глія, тобто клітини мозку, що підтримують функцію нейронів різними способами. Це може створювати враження, що нові нейрони ростуть, хоча насправді це не так.
Він також скептично ставиться до використання радіовуглецевого датування для цієї мети, називаючи його «креативним», але стверджуючи, що дослідники не можуть підтвердити, що нові клітини є нейронами, або чи можуть бути інші потенційні причини для зміни рівня вуглецю-14 у клітинах.
Але Альварес-Байлла не виключає можливості нейрогенезу у дорослої людини; він лише каже, що — поки що — докази його не переконали. «Я б сказав, що це рідкісне явище», — сказав Альварес-Байлла. «Якщо це трапляється, то це дуже, дуже мало клітин».
Кемперманн, з іншого боку, твердо переконаний, що люди можуть вирощувати нові нейрони і в дорослому віці. «Позитивних звітів значно більше, ніж критичних статей, їхнє охоплення набагато ширше, а їхня якість загалом вища». Дослідники заявили, що розуміння того, чи існує нейрогенез у дорослих, залишатиметься ключовим питанням для галузі нейронауки.
