«Нервные клетки не восстанавливаются» – это фраза, которую, пожалуй, доводилось слышать каждому. Однако в современной нейробиологии считается, что создание новых нейронов может происходить и во взрослом возрасте также, пусть и только в некоторых областях головного мозга. #biology

Нейрогенез – это процесс формирования новых нейронов в головном мозге.

Он является очень важным при развитии эмбриона, но также продолжается в некоторых зонах мозга после рождения и в течение всей жизни.

Как и любая клетка нашего организма, нейрон не появляется из воздуха – всё начинается со стволовой клетки, в нашем случае с нейральной стволовой клетки.

У взрослого человека нейральные стволовые клетки находятся в двух специфических зонах головного мозга (так называемых нейрогенных нишах):
1) Субвентрикулярная зона: расположена вдоль стенок боковых желудочков мозга.
2) Субгранулярная зона: находится в зубчатой извилине гиппокампа.
Эти клетки отвечают за процесс нейрогенеза и способны превращаться в клетки трех основных типов: нейроны, астроциты и олигодендроциты. Хотя нейральные стволовые клетки способны образовывать и клетки глии, сегодня мы сосредоточимся именно на рождении новых нейронов.

Если разбирать процесс нейрогенеза пошагово, то получим вот такую картину:

1) Стволовая клетка. Это незрелая «универсальные» клетка, из которой формируются все ткани и органы в нашем организме. Клетки обладают двумя свойствами: способностью к делению и способностью превращаться (дифференцироваться) в специализированные клетки – например, нервные, мышечные или клетки крови.

2) Деление. Клетка из первого этапа делится, создавая больше себеподобных. Одна копия остается стволовой (для сохранения популяции), а вторая получает сигнал к развитию и становится клеткой-предшественником.

3) Клетка-предшественник. Окружающие её ткани выделяют сигнальные белки и факторы роста. Затем внутри клетки начинается целая серия химических реакций, направленная на блокировку проявление одних участков ДНК, и разблокировку других. Из-за этого клетка теряет способность превращаться в любой тип ткани.

4) Нейробласт. Это зародышевая нервная клетка (клетка-предшественник нейрона), которая в процессе развития превращаются в зрелую нервную клетку – нейрон. Сохраняя способность к делению, нейробласты мигрируют в определённые зоны развивающейся нервной системы, где дифференцируются в соответствующие нейроны.

5) Молодой нейрон. На этой стадии они пластичны (легко образуют новые связи (синапсы) и перестраиваются), легко возбудимы, ветвление слабое или только формируется. Ключевая задача молодого нейрона – быстро «встроиться» в окружающую сеть.

6) Зрелый нейрон. Они стабильны, перестройка требует усилий, длинные, сильно разветвленные. Такие нейроны отвечает за надежное хранение и обработку устоявшихся данных.

Однако этот процесс не происходит сам по себе. Каждым этапом управляют десятки сигнальных молекул и белков. Рассмотрим основные из них:

А) Факторы роста. Важными белковыми соединениями являются BDNF и NGF.

1) BDNF (Нейротрофический фактор мозга). Они отвечают за синаптическую пластичность, обучение и память; помогают выживать существующим нейронам и стимулируют рост новых. Вырабатываются преимущественно в гиппокампе и коре больших полушарий. BDNF активно вырабатывается во время мышечной работы и физических нагрузок.

2) NGF (Фактор роста нервов). Способствует росту, развитию и сохранению холинергических нейронов. Это нервные клетки, которые вырабатывают и выделяют нейромедиатор для передачи сигналов в синапсах, которые критически важны также и для когнитивных функций. Вырабатывается в тканях-мишенях и в центральной нервной системе.

B) Сигнальный путь Notch.
Это невероятно важный механизм в нейрогенезе. Notch удерживает нейральные стволовые клетки в «спящем» состоянии. Без этого они все одновременно превратились бы в нейроны, и восстановительный потенциал мозга быстро бы обнулился.
Он отвечает за распределение стволовых клеток: кому суждено стать нейронами, а кому – делиться дальше на стволовые клетки. Это помогает поддерживать баланс.

C) Сигнальный путь Wnt. Молекулы выделяются окружающими клетками-помощниками (астроцитами) и дают стволовым клеткам команду начать активное деление. Без Wnt стволовая клетка превратилась бы в обычную вспомогательную ткань – глию. Но данный каскад активирует гены, которые заставляют клетку стать именно зрелым, электрически активным нейроном.
Когда новый нейрон родился, Wnt помогает ему отрастить аксоны и дендриты и правильно подключиться к существующей нейросети.

D) Sonic Hedgehog. Это главный регуляторный белок и одноименный сигнальный путь, критически важный для нейрогенеза.
Он определяет, какие именно типы нейронов (например, двигательные в спинном мозге) сформируются в зависимости от концентрации белка в ткани.
Отвечает за разделение развивающегося мозга на правое и левое полушария. Нарушение работы SHH вызывает тяжелые патологии (например, голопрозенцефалию).
Во взрослом возрасте также поддерживает активность нейральных стволовых клеток в зонах активного обновления мозга, таких как субвентрикулярная зона и зубчатая извивка гиппокампа. Активируется после травм или инсультов, стимулируя образование новых нейронов и защищая поврежденные ткани от гибели.

Что влияет на нейрогенез в повседневной жизни?

На нейрогенез положительно влияют физические нагрузки, которые также ускоряют сердцебиение, обеспечивая мозг кислородом и питательными веществами, что напрямую поддерживает процесс образования новых нервных клеток.

Сон тоже критически важен для нейрогенеза: если физические нагрузки запускают рождение новых клеток, то сон обеспечивает их выживание и интеграцию в нейронные сети. Недостаток сна резко подавляет образование новых нейронов и может привести к их гибели. Новые нейроны, рожденные в гиппокампе, нуждаются в глубоких стадиях сна для успешного созревания и интеграции в рабочие цепи мозга.
Сохранение информации в долгосрочную память и очистка от токсичных белков требует глубокого и качественного сна.

Он ещё и снижает уровень кортизола, который в избытке напрямую блокирует деление стволовых клеток в мозге.

Интересно, что большинство молодых нейронов погибают при своеобразном отборе. Это называется нейрональным дарвинизмом.
Мозг производит новые клетки с избытком, а затем устраивает им проверку на прочность, которая длится от 2 до 4 недель после их рождения. Молодые нейроны должны успеть встроиться в существующие нейронные сети. Они активно ищут контакты и пытаются сформировать связи со старыми клетками.

Если новый нейрон получает электрические сигналы от соседних клеток и сам активируется (например, когда вы учитесь чему-то новому), он выживает. Если клетка остается бездеятельной, запускается апоптоз – механизм клеточного самоубийства. Вот почему навыки, которые мы долгое время не практиковали, забываются.
Для выживания нейронам критически необходим белок BDNF. Те клетки, которым его не хватило, утилизируются организмом.

Этот процесс кажется неэффективным, но он жизненно важен для здоровья нервной системы. Ведь если бы выживали абсолютно все нейроны, мозг перегрузился бы случайными связями.
Мозг потребляет около 20% всей энергии организма (это НЕ значит, что он работает на 20%). Содержать неработающие клетки для него слишком дорого.
Отбор гарантирует, что в структуре мозга останутся только самые быстрые, точные и эффективно работающие элементы.

Таким образом, нейрогенез - не просто пополнение запаса клеток, а система отбора, где выживают нейроны, включённые в работу. Именно этим объясняется влияние обучения, движения и сна на когнитивное здоровье.

О нейробиологии можно говорить часами. Упомянутое в этом посте – это лишь малая часть загадочного мира нейронов. Поэтому оставляю ссылки, если кому-нибудь захочется изучить подробнее. Всем вдохновения!

Adult Neurogenesis and the Promise of Adult Neural Stem Cells

ADULT NEUROGENESIS IN HUMANS: A Review of Basic Concepts, History, Current Research, and Clinical Implications

Adult Neurogenesis, Glia, and the Extracellular Matrix

Brain-Derived Neurotrophic Factor: A Key Molecule for Memory in the Healthy and the Pathological Brain

У меня каким-то чудесным образом почти 7 тысяч символов влезли в одно сообщение. Лимит увеличили что ли... #щп