Многие годы считалось, что все наши мозговые клетки (нейроны) образуются до рождения или, в редких случаях, до первого-второго года жизни, после чего, как предполагалось, процесс прекращается. С этого времени, считало большинство ученых, области мозга могли изменяться только путем изменения синапсов или контакта между существующими клетками. С этой точки зрения, полный набор клеток, анатомически организованных по функциям и формирующих основные дорожки, представляет собой «железо» мозга. Тогда как природа отношений между клетками, т.е. поддающиеся изменениям синапсы, являются «программным обеспечением».
В 1960-х годах появились первые доказательства того, что новые нейроны могут образовываться и после начального периода жизни, и даже в зрелости. Эти доказательства стали неоспоримыми в 1980-х годах, будучи основанными на наблюдениях, сделанных во время изучения частей мозга певчих птиц, ответственных за заучивание и воспроизведение выученных песен. Первоначальные наблюдения были встречены скептически, но полученные данные оказались весьма убедительными.
Так как же можно доказать, что нейрон рождается в определенное время? Каждая клетка тела содержит ДНК, ответственную за выработку протеинов, необходимых для функционирования клеток. Хотя все клетки тела содержат одинаковую ДНК, только одно подмножество генов, закодированных ДНК, выражается в каждом виде клеток, объясняя таким образом разницу между, скажем, клетками кожи, клетками печени и клетками мозга.
Когда клетка находится на грани деления, как происходит во время роста тканей, ДНК в материнской клетке должна удвоится, т.е. синтезируется новая ДНК. Клетке можно поставить один из строительных блоков новой ДНК и ввести маленькую радиоактивную метку в этот строительный блок. Позже, находя во время сканирования мозга помеченную клетку, мы знаем, что она образовалась в то время, когда мы поставили строительный блок ДНК.
Когда мы ввели взрослым канарейкам помеченный строительный блок ДНК, а затем стали искать помеченные нейроны, которые должны были появиться двумя-тремя днями раньше, мы не нашли ничего. Но подождав подольше – например, от одной до трех недель в зависимости от области мозга – мы обнаружили большое количество помеченных нейронов. Это говорило о том, что новые нейроны не образуются в результате деления существующих нейронов, а рождаются где-то в другой части мозга и проходят стадию миграции, во время которой они не имеют вид нейронов. По меньшей мере одна неделя потребовалась на то, чтобы первые нейроны достигли своего места назначения и приняли вид взрослых нейронов.
Затем мы научились узнавать будущие нейроны во время их миграции. На этой стадии они были гораздо меньше и имели продолговатую форму, позволявшую им проскальзывать между другими клетками. Мы были очень удивлены, когда обнаружили, что новые нейроны производятся клетками, известными как лучевые глии, которые, как считалось, не встречаются в зрелом возрасте, и об этой функции которых никто не знал.
Один из парадоксов этого процесса заключается в том, что у взрослых птиц и млекопитающих общее число мозговых клеток остается на удивление постоянным. Новые нейроны заменяют отмершие старые нейроны одного с ними вида – процесс естественного восстановления.
В природе нет больниц. Внезапная потеря большого количества мозговых клеток в результате инсульта или травмы может иметь серьезные последствия для жизни и здоровья животного. Похоже, замена нейронов в мозгу взрослого организма не предназначена для компенсации потерь в результате болезни или повреждения, а является процессом постоянного восстановления, когда несколько клеток обновляется каждый день.
Эта идея является настолько новой, что требует дальнейшего развития. В мозгу взрослой певчей птицы можно в любой момент времени найти много маленьких блуждающих нейронов, готовых заменить отмершие клетки. Только один из трех ищущих работу нейронов находит ее, но перепроизводство наверное стоит того, поскольку гарантирует, что когда заменимый нейрон умирает, поблизости уже находится более молодой нейрон, готовый занять его место. Насколько мне известно, только небольшая часть всех клеток мозга относится к классу заменимых; когда умирают нейроны другого типа, им не находится замены.
Нам сегодня известно, что мозг имеет потенциал выращивать новые мозговые клетки для замены отмерших. Этот потенциал может быть использован для восстановления поврежденных областей мозга. Лаборатории во всем мире стараются разработать способы использования этих знаний в клинических ситуациях. Задача заключается в том, чтобы побудить мозг производить и доставлять в требующееся место любой необходимый вид нейрона, чтобы независимо от класса клеток новые клетки нужного типа могли заменить отмершие клетки того же типа. До этой цели пока далеко.
Многие годы считалось, что все наши мозговые клетки (нейроны) образуются до рождения или, в редких случаях, до первого-второго года жизни, после чего, как предполагалось, процесс прекращается. С этого времени, считало большинство ученых, области мозга могли изменяться только путем изменения синапсов или контакта между существующими клетками. С этой точки зрения, полный набор клеток, анатомически организованных по функциям и формирующих основные дорожки, представляет собой «железо» мозга. Тогда как природа отношений между клетками, т.е. поддающиеся изменениям синапсы, являются «программным обеспечением».
В 1960-х годах появились первые доказательства того, что новые нейроны могут образовываться и после начального периода жизни, и даже в зрелости. Эти доказательства стали неоспоримыми в 1980-х годах, будучи основанными на наблюдениях, сделанных во время изучения частей мозга певчих птиц, ответственных за заучивание и воспроизведение выученных песен. Первоначальные наблюдения были встречены скептически, но полученные данные оказались весьма убедительными.
Так как же можно доказать, что нейрон рождается в определенное время? Каждая клетка тела содержит ДНК, ответственную за выработку протеинов, необходимых для функционирования клеток. Хотя все клетки тела содержат одинаковую ДНК, только одно подмножество генов, закодированных ДНК, выражается в каждом виде клеток, объясняя таким образом разницу между, скажем, клетками кожи, клетками печени и клетками мозга.
Когда клетка находится на грани деления, как происходит во время роста тканей, ДНК в материнской клетке должна удвоится, т.е. синтезируется новая ДНК. Клетке можно поставить один из строительных блоков новой ДНК и ввести маленькую радиоактивную метку в этот строительный блок. Позже, находя во время сканирования мозга помеченную клетку, мы знаем, что она образовалась в то время, когда мы поставили строительный блок ДНК.
Когда мы ввели взрослым канарейкам помеченный строительный блок ДНК, а затем стали искать помеченные нейроны, которые должны были появиться двумя-тремя днями раньше, мы не нашли ничего. Но подождав подольше – например, от одной до трех недель в зависимости от области мозга – мы обнаружили большое количество помеченных нейронов. Это говорило о том, что новые нейроны не образуются в результате деления существующих нейронов, а рождаются где-то в другой части мозга и проходят стадию миграции, во время которой они не имеют вид нейронов. По меньшей мере одна неделя потребовалась на то, чтобы первые нейроны достигли своего места назначения и приняли вид взрослых нейронов.
Затем мы научились узнавать будущие нейроны во время их миграции. На этой стадии они были гораздо меньше и имели продолговатую форму, позволявшую им проскальзывать между другими клетками. Мы были очень удивлены, когда обнаружили, что новые нейроны производятся клетками, известными как лучевые глии, которые, как считалось, не встречаются в зрелом возрасте, и об этой функции которых никто не знал.
BLACK FRIDAY SALE: Subscribe for as little as $34.99
Subscribe now to gain access to insights and analyses from the world’s leading thinkers – starting at just $34.99 for your first year.
Subscribe Now
Один из парадоксов этого процесса заключается в том, что у взрослых птиц и млекопитающих общее число мозговых клеток остается на удивление постоянным. Новые нейроны заменяют отмершие старые нейроны одного с ними вида – процесс естественного восстановления.
В природе нет больниц. Внезапная потеря большого количества мозговых клеток в результате инсульта или травмы может иметь серьезные последствия для жизни и здоровья животного. Похоже, замена нейронов в мозгу взрослого организма не предназначена для компенсации потерь в результате болезни или повреждения, а является процессом постоянного восстановления, когда несколько клеток обновляется каждый день.
Эта идея является настолько новой, что требует дальнейшего развития. В мозгу взрослой певчей птицы можно в любой момент времени найти много маленьких блуждающих нейронов, готовых заменить отмершие клетки. Только один из трех ищущих работу нейронов находит ее, но перепроизводство наверное стоит того, поскольку гарантирует, что когда заменимый нейрон умирает, поблизости уже находится более молодой нейрон, готовый занять его место. Насколько мне известно, только небольшая часть всех клеток мозга относится к классу заменимых; когда умирают нейроны другого типа, им не находится замены.
Нам сегодня известно, что мозг имеет потенциал выращивать новые мозговые клетки для замены отмерших. Этот потенциал может быть использован для восстановления поврежденных областей мозга. Лаборатории во всем мире стараются разработать способы использования этих знаний в клинических ситуациях. Задача заключается в том, чтобы побудить мозг производить и доставлять в требующееся место любой необходимый вид нейрона, чтобы независимо от класса клеток новые клетки нужного типа могли заменить отмершие клетки того же типа. До этой цели пока далеко.