Je hebt vast vaak de uitspraak gehoord: "Zenuwcellen herstellen niet." Dit is echter een van de populaire misvattingen die onlangs door wetenschappers werd weerlegd.
Op 15 oktober 1999 publiceerde het tijdschrift Science een studie van Elizabeth Gould en Charles Gross, medewerkers van de afdeling Psychologie aan de Princeton University. Het toonde aan dat de hersenen van grote primaten gedurende het hele leven enkele duizenden nieuwe neuronen per dag produceren. Dit proces wordt neurogenese genoemd. In hetzelfde jaar werd ontdekt dat neurogenese ook in het menselijk brein plaatsvindt. Het proces zelf werd echter nog eerder ontdekt.
In 1965 ontdekte wetenschapper Dzhokhev Altman het in de hippocampus (deel van de hersenen) van een rat, en 15 jaar later ontdekte een medewerker van de Rockefeller University Fernando Notteb het in kanaries. Volgens de ontdekking van Notteba worden de zenuwcellen van zangvogels gevormd in het "stemcentrum" van hun hersenen.
Niettemin, ondanks het feit dat zenuwcellen worden hersteld, is het niet misplaatst om voor neuronen te zorgen, omdat ze, zoals u weet, vaak afsterven onder omstandigheden van ernstige stress, met verwondingen, vergiftiging, enz. De functie van dode zenuwcellen wordt echter overgenomen door levende cellen. … Een gezonde zenuwcel kan dus tot negen doden vervangen.
De populaire uitdrukking "Zenuwcellen herstellen niet" wordt door iedereen van kinds af aan als een onveranderlijke waarheid gezien. Dit axioma is echter niets meer dan een mythe, en nieuwe wetenschappelijke gegevens weerleggen het.
De natuur legt in de zich ontwikkelende hersenen een zeer hoge veiligheidsmarge: tijdens de embryogenese wordt een grote overmaat aan neuronen gevormd. Bijna 70% van hen overlijdt vóór de geboorte van een kind. Het menselijk brein blijft neuronen verliezen na de geboorte, gedurende het hele leven. Deze celdood is genetisch geprogrammeerd. Natuurlijk gaan niet alleen neuronen dood, maar ook andere cellen van het lichaam. Alleen alle andere weefsels hebben een hoog regenererend vermogen, dat wil zeggen dat hun cellen zich delen en de doden vervangen. Het regeneratieproces is het meest actief in epitheelcellen en hematopoëtische organen (rood beenmerg). Maar er zijn cellen waarin de genen die verantwoordelijk zijn voor reproductie door deling worden geblokkeerd. Deze cellen omvatten naast neuronen ook hartspiercellen. Hoe slagen mensen erin hun intelligentie te behouden tot op zeer hoge leeftijd,als zenuwcellen afsterven en niet vernieuwd worden?
Promotie video:
Een van de mogelijke verklaringen: niet alle neuronen "werken" gelijktijdig in het zenuwstelsel, maar slechts 10% van de neuronen. Dit feit wordt vaak genoemd in populaire en zelfs wetenschappelijke literatuur. Ik heb deze verklaring herhaaldelijk moeten bespreken met mijn binnen- en buitenlandse collega's. En geen van hen begrijpt waar dit cijfer vandaan kwam. Elke cel leeft en "werkt" tegelijkertijd. In elk neuron vinden continu metabolische processen plaats, worden eiwitten gesynthetiseerd, worden zenuwimpulsen gegenereerd en overgedragen. Laten we daarom, los van de hypothese van "rustende" neuronen, kijken naar een van de eigenschappen van het zenuwstelsel, namelijk zijn uitzonderlijke plasticiteit.
De betekenis van plasticiteit is dat de functies van de dode zenuwcellen worden overgenomen door hun overlevende "collega's", die in omvang toenemen en nieuwe verbindingen vormen, die de verloren functies compenseren. De hoge, maar niet onbeperkte efficiëntie van een dergelijke vergoeding kan worden geïllustreerd aan de hand van het voorbeeld van de ziekte van Parkinson, waarbij neuronen geleidelijk afsterven. Het blijkt dat totdat ongeveer 90% van de neuronen in de hersenen afsterven, de klinische symptomen van de ziekte (trillen van de ledematen, beperking van de mobiliteit, onvaste gang, dementie) niet verschijnen, dat wil zeggen dat de persoon er praktisch gezond uitziet. Dit betekent dat één levende zenuwcel negen doden kan vervangen.
Maar de plasticiteit van het zenuwstelsel is niet het enige mechanisme dat het mogelijk maakt om intelligentie tot op hoge leeftijd te behouden. De natuur heeft ook een terugval - de opkomst van nieuwe zenuwcellen in de hersenen van volwassen zoogdieren, of neurogenese.
Het eerste rapport over neurogenese verscheen in 1962 in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Science. Het artikel was getiteld "Vormen zich nieuwe neuronen in de hersenen van volwassen zoogdieren?" De auteur, professor Joseph Altman van Purdue University (VS), vernietigde met behulp van een elektrische stroom een van de structuren van de hersenen van de rat (het laterale geniculaire lichaam) en injecteerde daar een radioactieve stof die de nieuw opkomende cellen binnendringt. Een paar maanden later ontdekte de wetenschapper nieuwe radioactieve neuronen in de thalamus (een deel van de voorhersenen) en de hersenschors. In de daaropvolgende zeven jaar publiceerde Altman nog een aantal onderzoeken die het bestaan van neurogenese in de hersenen van volwassen zoogdieren aantoonden. Maar toen, in de jaren zestig, veroorzaakte zijn werk alleen maar scepsis onder neurowetenschappers, hun ontwikkeling volgde niet.
En pas twintig jaar later werd neurogenese "herontdekt", maar al in de hersenen van vogels. Veel zangvogelonderzoekers hebben gemerkt dat tijdens elk paarseizoen de mannelijke kanarie Serinus canaria een lied zingt met nieuwe "knieën". Bovendien neemt hij geen nieuwe trillers van zijn broers over, omdat de liedjes afzonderlijk werden bijgewerkt. Wetenschappers begonnen in detail het belangrijkste vocale centrum van vogels te bestuderen, gelegen in een speciaal deel van de hersenen, en ontdekten dat aan het einde van het paarseizoen (bij kanaries komt het voor in augustus en januari) een aanzienlijk deel van de neuronen van het vocale centrum stierven, waarschijnlijk als gevolg van overmatige functionele belasting … Halverwege de jaren tachtig slaagde professor Fernando Notteboom van de Rockefeller University (VS) erin om te showendat bij volwassen mannelijke kanaries het proces van neurogenese constant plaatsvindt in het vocale centrum, maar het aantal gevormde neuronen onderhevig is aan seizoensfluctuaties. De piek van neurogenese bij kanaries vindt plaats in oktober en maart, dat wil zeggen twee maanden na de paarseizoenen. Daarom wordt de "muziekbibliotheek" met de liederen van de mannelijke kanarie regelmatig bijgewerkt.
Eind jaren tachtig werd neurogenese ook ontdekt bij volwassen amfibieën in het laboratorium van de Leningrad-wetenschapper professor A. L. Polenov.
Waar komen nieuwe neuronen vandaan als zenuwcellen zich niet delen? De bron van nieuwe neuronen bij zowel vogels als amfibieën bleken neuronale stamcellen te zijn uit de wand van de hersenventrikels. Tijdens de ontwikkeling van het embryo worden uit deze cellen de cellen van het zenuwstelsel gevormd: neuronen en gliacellen. Maar niet alle stamcellen veranderen in cellen van het zenuwstelsel - sommige "verbergen" en wachten in de coulissen.
Er is aangetoond dat nieuwe neuronen ontstaan uit stamcellen van het volwassen organisme en bij lagere gewervelde dieren. Het duurde echter bijna vijftien jaar om te bewijzen dat een soortgelijk proces plaatsvindt in het zenuwstelsel van zoogdieren.
De ontwikkeling van neurowetenschappen in de vroege jaren negentig leidde tot de ontdekking van "pasgeboren" neuronen in de hersenen van volwassen ratten en muizen. Ze werden voornamelijk aangetroffen in de evolutionair oude delen van de hersenen: de reukbollen en de hippocampale cortex, die voornamelijk verantwoordelijk zijn voor emotioneel gedrag, stressrespons en regulering van seksuele functies van zoogdieren.
Net als bij vogels en lagere gewervelde dieren, bevinden neuronale stamcellen zich bij zoogdieren nabij de laterale ventrikels van de hersenen. Hun transformatie naar neuronen is erg intensief. Bij volwassen ratten worden ongeveer 250.000 neuronen per maand gevormd uit stamcellen, die 3% van alle neuronen in de hippocampus vervangen. De levensduur van dergelijke neuronen is erg hoog - tot 112 dagen. Neuronale stamcellen leggen een lange weg af (ongeveer 2 cm). Ze kunnen ook migreren naar de bulbus olfactorius en daar in neuronen veranderen.
De reukbollen van de hersenen van zoogdieren zijn verantwoordelijk voor de waarneming en primaire verwerking van verschillende geuren, waaronder de herkenning van feromonen - stoffen die in hun chemische samenstelling dicht bij geslachtshormonen staan. Seksueel gedrag bij knaagdieren wordt voornamelijk gereguleerd door de productie van feromonen. De hippocampus bevindt zich onder de hersenhelften. De functies van deze complexe structuur houden verband met de vorming van kortetermijngeheugen, de realisatie van bepaalde emoties en deelname aan de vorming van seksueel gedrag. De aanwezigheid van constante neurogenese in de bulbus olfactorius en hippocampus bij ratten wordt verklaard door het feit dat bij knaagdieren deze structuren de belangrijkste functionele belasting dragen. Daarom sterven de zenuwcellen erin vaak af, wat betekent dat ze moeten worden vernieuwd.
Om te begrijpen welke condities de neurogenese in de hippocampus en de bulbus olfactorius beïnvloeden, bouwde professor Gage van de Salk University (VS) een miniatuurstad. De muizen speelden daar, volgden lichamelijke opvoeding, zochten naar uitgangen uit de labyrinten. Het bleek dat er in ‘stedelijke’ muizen een veel groter aantal nieuwe neuronen voorkwam dan in hun passieve verwanten, die vastzaten in het routineuze leven in een vivarium.
Stamcellen kunnen uit de hersenen worden verwijderd en in een ander deel van het zenuwstelsel worden getransplanteerd, waar ze neuronen worden. Professor Gage en zijn collega's voerden verschillende soortgelijke experimenten uit, waarvan de meest indrukwekkende de volgende was. Een sectie van hersenweefsel met stamcellen werd getransplanteerd in het vernietigde netvlies van een rattenoog. (De lichtgevoelige binnenwand van het oog heeft een 'zenuwachtige' oorsprong: het bestaat uit gemodificeerde neuronen - staafjes en kegeltjes. Wanneer de lichtgevoelige laag wordt vernietigd, treedt blindheid op.) De getransplanteerde hersenstamcellen veranderden in netvliesneuronen, hun processen bereikten de oogzenuw en de rat kon weer zien! Bovendien vonden er tijdens transplantatie van hersenstamcellen in een intact oog geen transformaties bij hen plaats. Wanneer het netvlies beschadigd is, worden waarschijnlijk bepaalde stoffen geproduceerd (bijvoorbeeldde zogenaamde groeifactoren), die neurogenese stimuleren. Het exacte mechanisme van dit fenomeen is echter nog steeds niet duidelijk.
Wetenschappers stonden voor de taak om aan te tonen dat neurogenese niet alleen bij knaagdieren voorkomt, maar ook bij mensen. Daartoe hebben onderzoekers onder leiding van professor Gage onlangs sensationeel werk verricht. In een van de Amerikaanse oncologische klinieken slikte een groep patiënten met ongeneeslijke maligne neoplasmata het chemotherapie-medicijn bromodioxyuridine. Deze stof heeft een belangrijke eigenschap: het vermogen om zich op te hopen in de delende cellen van verschillende organen en weefsels. Bromodioxyuridine wordt opgenomen in het DNA van de moedercel en wordt opgeslagen in dochtercellen nadat de moedercellen zich hebben gedeeld. Pathologische studies hebben aangetoond dat neuronen die bromodioxyuridine bevatten, in bijna alle delen van de hersenen worden aangetroffen, inclusief de hersenschors. Deze neuronen waren dus nieuwe cellen die voortkwamen uit stamceldeling. De vondst bevestigde onvoorwaardelijk dat het proces van neurogenese ook bij volwassenen voorkomt. Maar als neurogenese bij knaagdieren alleen optreedt in de hippocampus, dan is het bij mensen waarschijnlijk dat het meer uitgebreide delen van de hersenen kan vastleggen, inclusief de hersenschors.
Recente studies hebben aangetoond dat nieuwe neuronen in de volwassen hersenen niet alleen kunnen worden gevormd uit neuronale stamcellen, maar ook uit bloedstamcellen. De ontdekking van dit fenomeen heeft voor euforie gezorgd in de wetenschappelijke wereld. De publicatie in het tijdschrift "Nature" in oktober 2003 koelde enthousiaste geesten echter in veel opzichten. Het bleek dat bloedstamcellen inderdaad de hersenen binnendringen, maar niet in neuronen veranderen, maar ermee versmelten tot binucleaire cellen. Vervolgens wordt de "oude" kern van het neuron vernietigd en wordt deze vervangen door de "nieuwe" kern van de bloedstamcel. In het lichaam van de rat versmelten bloedstamcellen voornamelijk met de reuzencellen van het cerebellum - Purkinje-cellen, hoewel dit vrij zelden gebeurt: er zijn slechts enkele samengevoegde cellen in het hele cerebellum te vinden. Een intensievere fusie van neuronen vindt plaats in de lever en de hartspier. Het is nog niet duidelijk wat de fysiologische betekenis hiervan is. Een van de hypothesen is dat bloedstamcellen nieuw genetisch materiaal met zich meedragen, dat, wanneer het de "oude" cerebellaire cel binnendringt, de levensduur verlengt.
Er kunnen dus nieuwe neuronen ontstaan uit stamcellen, zelfs in de volwassen hersenen. Dit fenomeen wordt al veel gebruikt voor de behandeling van verschillende neurodegeneratieve ziekten (ziekten die gepaard gaan met de dood van neuronen in de hersenen). Stamcelpreparaten voor transplantatie worden op twee manieren verkregen. De eerste is het gebruik van neuronale stamcellen, die zich rond de ventrikels van de hersenen in zowel het embryo als de volwassene bevinden. De tweede benadering is het gebruik van embryonale stamcellen. Deze cellen bevinden zich in de binnenste celmassa in een vroeg stadium van embryovorming. Ze kunnen in bijna elke cel in het lichaam veranderen. De grootste uitdaging bij het werken met embryonale cellen is om ze te laten transformeren in neuronen. Nieuwe technologieën maken dit mogelijk.
Sommige ziekenhuizen in de Verenigde Staten hebben al "bibliotheken" gevormd van neuronale stamcellen die zijn afgeleid van embryonaal weefsel, en worden getransplanteerd in patiënten. De eerste pogingen tot transplantatie leveren positieve resultaten op, hoewel artsen vandaag de dag het grootste probleem van dergelijke transplantaties niet kunnen oplossen: de ongebreidelde vermenigvuldiging van stamcellen in 30-40% van de gevallen leidt tot de vorming van kwaadaardige tumoren. Tot nu toe is er geen aanpak gevonden om deze bijwerking te voorkomen. Maar ondanks dit zal stamceltransplantatie ongetwijfeld een van de belangrijkste benaderingen zijn bij de behandeling van neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson, die de plaag zijn geworden van ontwikkelde landen.
Zenuwweefsel wordt op elke leeftijd hersteld, - verzekerde de beroemde Duitse neurowetenschapper professor aan de Universiteit van Göttingen Harold Huther. - Op 20-jarige leeftijd is het proces intens en bij 70 - langzaam. Maar het gaat.
De wetenschapper noemde als voorbeeld de observatie van de Canadese collega's van de oudere nonnen - 100 jaar of meer. Magnetische resonantie beeldvorming toonde aan: hun hersenen zijn in orde - geen manifestaties van seniele dementie.
En het hele ding zit volgens de professor in de manier van leven en denken van deze vrouwen, die letterlijk hun hersenstructuren en hun geleidbaarheid herstellen. En een soortgelijk wonder gebeurt vanwege het feit dat de nonnen bescheiden zijn, stabiele ideeën hebben over de structuur van de wereld, een actieve levenspositie hebben en bidden, in de hoop mensen ten goede te veranderen.
Huther legde uit dat de belangrijkste vernietiger van zenuwcellen stress is, die ook het vermogen van de hersenen om te regenereren onderdrukt. En harmonie met jezelf draagt eraan bij. En dit is wat de professor in dit verband adviseert: dromen afmeten aan de werkelijkheid, je leven kunnen organiseren, en niet, zoals ze zeggen, met de stroom meegaan, de zin van het leven begrijpen - althans die van jezelf, om sterke sociale connecties te hebben - goede relaties met zoveel mensen - vooral naaste.
En verder. Volgens Huter helpt niets de regeneratie van zenuwcellen meer dan een probleem waarvoor iemand een oplossing heeft gevonden. En zodat de problemen niet te belastend zijn, raadt de hoogleraar aan om iets te leren. Zelfs op oudere leeftijd. Om de smaak voor het leven te behouden.
De snelheid waarmee zenuwcellen regenereren, werd gemeten door Zweedse wetenschappers van het Karolinska Instituut. Het bleek dat het 700 nieuwe neuronen per dag kan bereiken.
De onderzoekers werden geholpen door … op de grond gebaseerde kernproeven, die werden uitgevoerd in de jaren 50 van de vorige eeuw. Vervolgens vervuilden ze het milieu sterk met een radioactieve isotoop - koolstof-14. Maar het niveau daalde nadat het in 1963 werd verboden om atoombommen in de atmosfeer te laten ontploffen.
De zenuwcellen van mensen die nucleaire explosies op de grond hebben opgevangen, hebben de isotoop in verhoogde concentratie 'gezogen'. Het is ingebed in de DNA-strengen. Wetenschappers gebruikten het voor de zogenaamde radiokoolstofdatering van levende weefsels. Carbon-14 maakte het mogelijk om de leeftijd van de cellen te bepalen. En het bleek dat ze - zenuwcellen - op verschillende tijdstippen verschenen. Dat wil zeggen, samen met de oude, werden er nieuwe geboren.
Evenzo hebben Canadezen van de Universiteit van Toronto bewezen dat hartspiercellen in staat zijn tot regeneratie. De levende pomp van een 25-jarige man is in staat om tot 1 procent per jaar van het orgaangewicht pasgeboren cellen te produceren. Op 75-jarige leeftijd daalt de productiviteit van de "fabriek" tot 0,45 procent. Maar het verdwijnt helemaal niet.
Waarom herinneren we ons onze jeugd nauwelijks meer?
Het lijkt erop dat Canadese onderzoekers van het Neurobiology Laboratory van het Hospital for Sick Children in Toronto hebben ontdekt waarom de meeste volwassenen zich niet herinneren wat er met hen is gebeurd in hun eerste drie levensjaren.
"Het is niet zo dat kinderen niet goed zijn in het vormen van herinneringen", zegt Katherine Akers, een van de auteurs van het onderzoek. Ze vormen erg goed. Toen mijn dochter 3 jaar oud was, nam ik haar mee naar de dierentuin. Ze vertelde in detail over alles wat ze zag. Nu is ze 5 jaar oud - ze herinnert zich helemaal niet dat ze in de dierentuin was.
Experimenten hebben aangetoond dat oude gebeurtenissen uit het geheugen worden gewist. Worden gewist tijdens de geboorte van nieuwe hersencellen.
Drinken en slimmer worden?
Dezelfde Zweedse wetenschappers kwamen tot een verrassende conclusie. Als we de schandalige resultaten van hun recente onderzoek mogen geloven, groeien er ook nieuwe zenuwcellen door regelmatig drinken. Ze groeien niet zomaar overal, maar in het hoofd - het lijkt het meest kwetsbare deel van het lichaam van alcoholisten.
Wetenschappers zijn echter van streek, niet alles is zo onbewolkt. Samen met de cellen groeit ook het verlangen naar alcohol. In Zweedse experimenten waren muizen, namelijk die werden bewaterd, inderdaad verrijkt met zenuwcellen. Maar tegelijkertijd begonnen ze wodka te verkiezen boven water. Dat verklaart volgens professor Stefan Brin, het hoofd van het onderzoek, dat mensen vrij snel van matig alcoholgebruik kunnen overschakelen naar ongeremd drinken.
