Ученые доказали что нервные клетки восстанавливаются
Восстановление клеток спинного мозга in vivo
Ученые из СПбГУ и Каролинского института научились восстанавливать клетки спинного мозга внутри живого организма
Ученые из СПбГУ в коллаборации с Каролинским институтом (Швеция) впервые на модели in vivo показали возможность создания клеток ЦНС, способных выполнять свои обычные функции и восстанавливать поврежденный спинной мозг при травмах. Клетки выстилки центрального канала спинного мозга можно трансформировать в олигодендроциты, формирующие «изоляционный материал» вокруг аксонов нервных клеток.
«Нервные клетки не восстанавливаются» — наивное предостережение, имеющее мало общего с научными фактами
В мозге даже взрослого человека существуют процессы нейрогенеза. Этих способностей хватает для поддержания когнитивных функций, но уже недостаточно для, например, восстановления спинного мозга после серьезной травмы. Обычно это приводит к появлению в нервной ткани «глиального рубца» — и прежние функции спинного мозга в полном объеме вернуть уже не получается.
Результаты работы отечественных и шведских ученых опубликованы в статье в престижном научном журнале Science.
Экспериментальная часть
Группа исследователей из Каролинского института и Санкт-Петербургского государственного университета под руководством пионера в области исследований стволовых клеток мозга профессора Йонаса Фризена смогла сделать шаг к тому, чтобы научиться восстанавливать поврежденные ткани центральной нервной системы внутри живого организма. Эксперименты проводились на мышах с использованием трансгенных технологий. Ученые показали, что при различных травмах спинного мозга у мышей можно управляемо запустить процесс образования полноценных олигодендроцитов, которые будут выполнять свои функции по миелинизации аксонов нервных клеток поврежденной ткани. Именно олигодендроциты, оборачивая свои отростки вокруг аксонов нервных клеток, формируют так называемые миелиновые оболочки — особый «изоляционный материал», который способствует быстрому распространению нервных импульсов в центральной нервной системе (ЦНС).
Образование олигодендроцитов происходило из эпендимальных клеток, которые выстилают центральный канал спинного мозга. Для этого в этих клетках с помощью генетических технологий искусственно вызывали появление особенного белка, транскрипционного фактора Olig2, который в норме управляет программой формирования специфических свойств (дифференцировки) клеток олигодендроцитов в ЦНС в эмбриональном развитии.
«Возможно, благодаря подобным научным исследованиям в будущем нам удастся полностью восстанавливать повреждения в центральной нервной системе у людей», – поделился оптимизмом заведующий лабораторией биологии синапсов Института трансляционной биомедицины Олег Шупляков.
Следующие шаги исследователей — детальное изучение программ запуска дифференцировки нервных клеток различных модальностей у позвоночных, а также разработка медицинских технологий, которые помогут восстанавливать функции центральной нервной системы после травм ЦНС и при нейродегенеративных заболеваниях у человека.
«Публикация в Science — это хороший пример научного международного сотрудничества. Возможность работать и думать вместе позволяет подойти к решению проблемы шире, использовать мультидисциплинарный подход и достичь результатов мирового уровня, которые невозможно было бы получить в одной лаборатории. В Институте трансляционной биомедицины СПбГУ уже несколько лет ведутся работы как по поиску новых методов восстановления функций спинного и головного мозга, так и по разработке новых методов перепрограммирования и дифференцировки клеток. Уникальные генетические технологии, разработанные в рамках данной работы, придадут новый импульс этим направлениям и позволят специалистам института по-новому решать ключевые проблемы современной биомедицины», — считает директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ, научный руководитель Клиники высоких медицинских технологий имени Н. И. Пирогова СПбГУ профессор Рауль Гайнетдинов.
Нервничать можно! Но осторожно
«Незрелые клетки, способные самообновляться и превращаться в специализированные клетки организма, получили название стволовых». Цитата из материала «Нобелевка за стволовые клетки. Как Синъя Яманака повернул развитие вспять»
Чтобы жизнь продолжалась, клетки должны размножаться, что и происходит с большинством их разновидностей. Активнее всего процесс восстановления протекает в клетках эпителия и органах кроветворения (красный костный мозг).
Процесс регулярного «клеточного умирания»
запрограммирован в самих клетках
Иное дело нейроны (а также клетки сердечной мышцы). В них гены, ответственные за размножение делением, «выключены». Но тогда встаёт закономерный вопрос: если нейроны гибнут и не обновляются, то каким образом нам удаётся сохранять психические способности до достаточно почтенного возраста?
«Ты не один»: негимнастическая пластичность
Функции погибших нейронов берут
на себя выжившие «собратья»
Почему же способности нервной системы возвращаются? Ведь клетки погибли? Как оказалось, функции погибших нейронов берут на себя выжившие «собратья». Они становятся больше и образуют новые связи, компенсируя потерянные функции. В этом и заключается суть пластичности нервной системы.
Не пластичностью единой: развенчание мифа
В начале 60-х годов XX века в высокорейтинговом научном издании «Science» появилась статья, в которой было показано, что в головном мозге крысы могут образовываться новые клетки. В следующие нескольких лет автор исследования опубликовал ещё ряд работ, подтверждающих возможность нейрогенеза (появления новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих).
Феноменальное по сути открытие почему-то не вызвало энтузиазма у специалистов по нейробиологии, так что развития работы не получили.
Применительно к человеку полагают, что нейрогенез может иметь место в более протяжённых областях мозга, в том числе в коре больших полушарий.
Феномен нейрогенеза довольно широко используется в терапии нейродегенеративных патологий.
Размножение стволовых клеток сопровождается
риском развития злокачественных новообразований
В США уже существуют «библиотеки» нейрональных стволовых клеток, взятых из зародышевой ткани. Их пересадки выполняются больным людям. Вместе с тем пока ещё существует серьёзная проблема: размножение стволовых клеток сопровождается риском развития злокачественных новообразований. Надёжно предотвращать такой побочный эффект пока не научились. Однако, несмотря на это, этот вид терапии без сомнения займёт одно из ведущих мест в лечении таких нейродегенеративных патологий, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших значимой социальной проблемой современной цивилизации.
Не только ждать, но и действовать
Исключаем вредности для нашего мозга. Это, среди прочего, хроническое переутомление, недосыпание, нерациональное питание, злоупотребление спиртными напитками, малая подвижность.
Лечимся. Депрессия, тревожные расстройства, стресс, синдром хронической усталости, травмы и другие недуги негативно отражаются на нервной системе. А потому своевременно получайте квалифицированную помощь, не игнорируя имеющиеся проявления.
«Интересно отметить, что стресс одинаковой интенсивности может вызвать как значимая угроза, так и творческая удача». Цитата из материала «Существует ли прививка от стресса?»
Учимся новому. Учёные доказали, что освоение новых видов деятельности позволяет сохранять и развивать «гибкость» нервных процессов до самой старости.
Меняем взгляды на жизнь. Психическому и нервному здоровью может помочь пересмотр жизненных ориентиров. Новые цели, вера в свои силы, принятие людей с их особенностями, умение справляться со стрессом, хорошие поступки. Не всегда легко, но точно имеет смысл попробовать.
Автор: Энвер Алиев
Ученые доказали что нервные клетки восстанавливаются
Немецкие ученые из двух университетов, расположенных в Мюнхене, подвели итоги исследования, связанного с пониманием процессов регенерации нервных клеток и нейронов в головном мозге человека. Специалисты говорят, что исследовав процессы восстановления тканей головного мозга, можно будет успешно бороться со многими неизлечимыми на сегодня заболеваниями, такими как аутизм, слабоумие, склероз и другими.
Исследователи обнаружили, что так называемые клетки-предшественники, образующие впоследствии глуматергические нейроны мозга, также могут вызывать повреждения головного мозга. Немецкие исследователи установили, что даже минимальных отклонений в развитии клеток-предшественников достаточно для того, чтобы спровоцировать развитие болезни Альцгеймера.
Сейчас ученые заняты разработкой новых методов терапии, позволяющих определять отклонения на самых ранних стадиях и диагностировать вероятные будущие заболевания еще до тех пор, пока они еще не успели поразить человека. Немецкие ученые говорят, что их исследования однозначно говорят в пользу того, что нейрогенез, или создание новых нервных клеток, возможен в организме не только младенца или ребенка, но и взрослого человека, правда в последнем случае, нейрогенез идет чрезвычайно медленно.
Ранее считалось, что умершие нервные клетки не могут восстанавливаться, теперь биологи обнаружили в переднем отделе головного мозга так называемые ГАМК-клетки или клетки гамма-аминомасляной кислоты, представляющие собой нейромедиатор всей центральной нервной системы.
Исследовательская группа во главе с профессором Института исследований столовых клеток им Гельмгольца в Мюнхене Магдалиной Гетц утверждает, что хотя исследования пока ведутся на лабораторных мышах, велика вероятность того, что такие фундаментальные особенности функционирования центральной нервной и мозговой систем едины для большинства видов.
Более того, ученые пришли к выводу о том, что в переднем отделе мозга есть всегда и определенный резерв столовых клеток, наличие которых можно доказать при помощи факта постоянного воспроизводства клеток-предшественников нервных окончаний.
Восстанавливаются ли нервные клетки
Десятилетия споров в научной среде, появление мифов и теорий, сотни экспериментов – все это окружает главный вопрос 20 века в области нейрофизиологии: «Как восстанавливается мозг человека и возможно ли это в принципе?».
Ученым удалось определить механизм создания новых нервных клеток головного мозга. Мы знаем, как работают нейроны. Известны и практические экспериментов, доказавшие, что повреждения мозга возможно обратить вспять при определённых условиях.
История создания и разрушения мифа
О том, как восстановить функции мозга, сегодня рассказывается в авторитетных научных изданиях мира. Разработаны методики, доступные каждому.
«Нервные клетки не восстанавливаются!» – эта поговорка сопровождает человека с детства, создавая впечатление правдивости этой фразы. Нам даже не приходит в голову сомневаться в однажды полученной и потом постоянно повторяемой вокруг информации. А зря. Ведь это высказывание, основанное на научных исследованиях полувековой давности давно опровергнуто.
Разбираясь с тем, миф или реальность идея о том, что нервные и мозговые клетки не восстанавливаются, где же правда и будут ли еще существовать картинки, утверждающие, что это научный факт, мы изучили историю формирования и развенчания этой идеи.
Как на самом деле?
Действительно, ученым раньше не удавалось обнаружить следы молодых тканей в зрелом мозге. Сейчас это объясняется недостаточно чувствительной аппаратурой [1].
Революция случилась в 1977 году, когда Майкл Каплан и Джеймс Хиндс разработали новый способ отслеживания изменений в коре головного мозга и применили его на уже взрослых лабораторных крысах. Уже через месяц после повреждения, срез мозга животных дал четкие результаты – образование новых клеток идет.
Последующие исследования позволили выявить особенности работы мозга млекопитающих и человека:
Задумываясь над вопросом, почему же до сих пор говорят, что нервные клетки не восстанавливаются, есть или все-таки нет подтвержденных данных о нервах человека, помните: научное знание медленно проникает в общественное мнение.
Требуются десятилетия, чтобы победить укоренившиеся в массовом сознании мифы. Тем более, когда они вошли в повседневный оборот в виде пословиц и поговорок.
Особенности нейронов
Вопрос о том, восстанавливаются ли нервные клетки мозга у людей, мужчин и женщин, во время жизни и сколько на это понадобиться времени, ученые раскрыли. Однако, чтобы повысить когнитивные функции, восстановить память, способность воспринимать и обрабатывать информацию, этого мало.
За сложные познавательные процессы отвечают еще малоизученные элементы – нейроны и связи между ними. Особенно актуален этот вопрос в связи с развивающимися у взрослых людей проблемами с памятью.
Самих нейронов и связей между ними в мозгу не счесть. Число настолько велико, что потеря части клеток, происходящая каждый день под воздействием негативных внешних факторов или возраста, незаметна для взрослого человека, пока не достигнет критического показателя. Исследования нейрофизиолога Кэрол Барнс позволили выявить несколько закономерностей:
Возможно ли, что мозг взрослого человека создает новые клетки в неограниченном количестве? Или он только поддерживает баланс, сформированный в юности? Ответ на эти вопросы, ученым еще предстоит найти.
Вопрос о том, восстанавливаются ли нейроны головного мозга или нет, в современной науке считается раскрытым. Сегодня идут исследования, помогающие лучше понять этот процесс, найти более действенные методики улучшения работы мозга.
Опасность стресса
О том, что стресс убивает нервные клетки, знают все. Но влияет ли состояние нервного напряжения, волнение, на то, как восстанавливается мозг человека?
На помощь снова пришли лабораторные крысы. Дело в том, что ученые в большинстве своем изучают мозг человека после его смерти, поэтому отследить динамику образования новых клеток в период взрослой жизни было крайне сложно.
Ответ дали эксперименты на крысах. Образование новых клеток специально подавлялось у испытуемых животных. Результатом подобного обращения стала депрессия, отказ от вещей, приносящих радость, отсутствие положительной реакции на то, что раньше даже вызывало эйфорию.
Анализ данных экспериментов показал своеобразный замкнутый круг. Сильный стресс, постоянные переживания, угнетенное состояние или психические заболевания в активной фазе, не позволяют стволовым клеткам размножаться, создавать нейронные связи [4].
Когнитивный застой, отсутствие стимула к развитию и других изменений, приводящих к усилению работы мозга, постепенно погружает животное в депрессивное состояние.
Точно также этот процесс происходит и в организме человека. Поэтому при лечении повреждений мозга, часто применяются успокоительные процедуры, психотерапия.
На то, как восстанавливается мозг человека после повреждений, возрастной деградации, влияет масса факторов. Одним из самых важных является покой. При лечении после травм головы, на этот момент обращают особенное внимание все врачи.
Если человек испытывает интенсивный стресс, то образование новых клеток, а значит и нейронных связей, – невозможно. Никакие упражнения, обучение и даже прием специальных препаратов не дадут заметного результата.
Как помочь мозгу восстановиться?
Разобравшись с главным вопросом, можно ли восстановить нейронные связи головного мозга и нервные клетки, перейдем к руководству, как это сделать.
Даже во взрослом возрасте, причиненный мозгу ущерб возможно если не полностью, то частично исправить. Потребуется специализированная медицинская помощь: подобранные курсы лекарственных препаратов и физиопроцедур. Не меньшую результативность дает самостоятельная работа над собой – развитие и укрепление когнитивных функций.
Рассмотрим подробнее методы с доказанной эффективностью.
Переверните мир
Находясь в окружении привычных вещей, мы начинает воспринимать их как детали интерьера и перестаем замечать.
Чтобы убрать этот эффект и одновременно заставить мозг задействовать новые для него типы мышления, переверните вокруг себя предметы (какие получится) вверх тормашками.
Мозг не сможет воспринять их как привычную деталь и вынужден будет воспринять, как что-то новое, задействовать для этого нейронные связи.
Новизна впечатлений подстегнет нейроны к работе, усилится внимательность, улучшится навык воспринимать новое.
Правило семи дней
Есть данные, что для создания и фиксации новой нейронной связи нужно повторять тренировочное действие в течение семи дней.
После этого периода тренировок связь становится устойчивой, однако это не значит, что можно будет бросить тренироваться. Без необходимой работы, такая связь быстро «уснет».
Все семь дней, минимум полчаса в день уделяйте тренировке мозга – и вы заметите результат. Например – изучайте новое, ходите домой новой дорогой.
Аэробика для мозга
Чтобы находиться в постоянном развитии, создавать новые связи, мозг постоянно должен сталкиваться с чем-то необычным, новым. Это просто устроить даже в обыденной жизни.
Давайте умеренную нагрузку на органы восприятия информации. Начните утро не привычным ритуалом, измените напиток, почистите зубы другой рукой, меняйте запахи в доме. Разнообразьте привычную звуковую атмосферу вокруг себя, концентрируйте зрительное внимание на непривычных вещах.
Читайте
Художественная или научно-популярная литература заставляет нейроны работать, улучшает когнитивные функции. Не только за счет поступления новой информации, но и благодаря обработке и оценке ее качества, достоверности, последующему анализу.
Продолжайте учиться
Изучайте новый иностранный язык или незнакомую научную область. Непривычные знания заставляют лучше работать память, тренируют внимание, абстрактное и логическое мышление. В мозгу тогда активируются ранее спящие отделы, налаживается взаимодействие между ними [5].
Осваивайте новые навыки
С хорошей стороны себя показали умения, направленные на развитие мелкой моторики. Собирайте конструкторы и пазлы, шейте и вышивайте, рисуйте.
Нагружайте интеллект
Для этого существуют интеллектуальные настольные игры и занятия. Регулярные партии в шахматы или групповые игры в настолки требуют применения когнитивных функций.
Решение логических и ситуационных задач, разгадывание кроссвордов – то, что нужно. Такие мероприятия поддержат уже существующие нейронные связи в рабочем состоянии, заставят образоваться новые.
Восстановление нейронных связей головного мозга зависит не от обновления нервных клеток, а от восстановления функций отдельных отделов [6]. То есть, чтобы улучшить когнитивные функции, необходимо их тренировать целенаправленно и регулярно.
Человеческий мозг – сложная и не до конца изученная структура, таящая в себе огромное количество тайн. Однако главная загадка его уже разрешена: миф о невозможности его восстановления разрушен.
Даже взрослый или сильно пострадавший интеллект возможно частично или полностью восстановить.
Комплекс NeuroHack с подобранными индивидуальными процедурами – тому доказательство. Но для результата потребуется помощь специалистов и усилия от самого человека.
Список использованной литературы
НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ
Доктор медицинских наук В. ГРИНЕВИЧ.
Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас прочности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов. Почти 70% из них гибнут еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Такая гибель клеток генетически запрограммирована. Конечно же погибают не только нейроны, но и другие клетки организма. Только все остальные ткани обладают высокой регенерационной способностью, то есть их клетки делятся, замещая погибшие. Наиболее активно процесс регенерации идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Но есть клетки, в которых гены, отвечающие за размножение делением, заблокированы. Помимо нейронов к таким клеткам относятся клетки сердечной мышцы. Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если нервные клетки погибают и не обновляются?
Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых «коллеги», которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит практически здоровым. Значит, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.
Первое сообщение о нейрогенезе появилось в 1962 году в престижном научном журнале «Science». Статья называлась «Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?». Ее автор, профессор Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил одну из структур мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов лишь скепсис, их развития не последовало.
В конце 1980-х годов нейрогенез был также обнаружен у взрослых амфибий в лаборатории ленинградского ученого профессора А. Л. Поленова.
Как было показано, новые нейроны появляются из стволовых клеток взрослого организма и у низших позвоночных. Однако потребовалось почти пятнадцать лет, чтобы доказать, что аналогичный процесс происходит и в нервной системе млекопитающих.
Развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к обнаружению «новорожденных» нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей. Их находили большей частью в эволюционно древних отделах головного мозга: обонятельных луковицах и коре гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих.
Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж из Университета Салка (США) построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у «городских» мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.
В некоторых лечебных учреждениях в США уже сформированы «библиотеки» нейрональных стволовых клеток, полученных из зародышевой ткани, и проводятся их пересадки пациентам. Первые попытки трансплантации дают положительные результаты, хотя на сегодняшний день врачи не могут разрешить основную проблему подобных пересадок: безудержное размножение стволовых клеток в 30-40% случаев приводит к образованию злокачественных опухолей. Пока не найдено подхода к предотвращению подобного побочного эффекта. Но, несмотря на это, трансплантация стволовых клеток, несомненно, будет одним из главных подходов в терапии таких нейродегенеративных заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших бичом развитых стран.
«Наука и жизнь» о стволовых клетках: