Память и образование новых нейронов

Примерное время на чтение статьи: 5 минуты

    Долгое время считалось, что образование новых нейронов в мозге  происходит только в период эмбрионального развития и раннего детства, а во взрослом возрасте количество нейронов уменьшается из-за естественной смерти клеток и различных неблагоприятных факторов.  

    Однако не так давно выяснилось, что нейрогенез продолжается и во взрослом возрасте, хотя с меньшей скоростью и в ограниченных областях мозга. Эта гипотеза подвергается критике и сомнениям со стороны многих ученых, но рассмотреть её важно в целях понимания механизма нейрогенеза.

   Процесс образования новых нейронов в мозге называется нейрогенезом, а клетки, способные делиться, условно называют стволовыми.

Значение нейрогенеза для памяти

   Нейрогенез имеет важное значение для памяти, обучения и эмоций. Новые нейроны способствуют:

• Формированию долговременной памяти. Новые нейроны помогают кодировать, хранить и воспроизводить информацию на длительный срок. Они также участвуют в консолидации памяти — переводе информации из кратковременной памяти в долговременную.
• Обучению новому. Новые нейроны обеспечивают пластичность мозга — способность к изменению и адаптации в ответ на опыт и стимулы. Они также способствуют обобщению — способности выделять сходства и различия между разными объектами, явлениями и ситуациями.
• Регуляции настроения и эмоций. Новые нейроны модулируют активность лимбической системы — комплекса структур мозга, отвечающих за эмоциональные реакции, мотивацию, поведение и психическое состояние. Они также участвуют в регуляции стресса — способности справляться с неблагоприятными или угрожающими ситуациями.

Механизм образования новых нейронов

    Интенсивность нейрогенеза и его локализация меняются с возрастом. Одной из областей мозга, где нейрогенез некоторое время сохраняется у взрослых, является гиппокамп — структура, отвечающая за память, обучение и эмоции.

   Гиппокамп состоит из двух частей: правильного гиппокампа и зубчатой извилины. Зубчатая извилина состоит из трех слоев: молекулярного, гранулярного и полиморфного. Ученые предполагают, что именно в зубчатой извилине и происходит нейрогенез у взрослых.

Нейрогенез в гиппокампе условно делят на пять этапов:

1. Пролиферация. На этом этапе клетки мозга, которые находятся в субгранулярной зоне зубчатой извилины, начинают активно делиться и давать происхождение клеткам-предшественникам нейронов. Эти клетки-предшественники имеют ограниченный потенциал дифференцировки и могут давать происхождение только нейронам или астроцитам (одному из типов глиальных клеток).
2. Миграция. На этом этапе новообразованные клетки-предшественники перемещаются из субгранулярной зоны в гранулярный слой зубчатой извилины, где они будут дифференцироваться в зрелые нейроны. Миграция происходит с помощью специальных белков — молекул адгезии, которые обеспечивают связь между клетками и матриксом.
3. Дифференцировка. На этом этапе клетки-предшественники превращаются в зрелые нейроны, которые имеют характерные структуры: тело, аксон и дендриты. Дифференцировка регулируется различными факторами, такими как транскрипционные факторы, цитокины, нейротрофические факторы и другие.
4. Синаптогенез. На этом этапе новые нейроны формируют синапсы — контакты с другими нейронами или эффекторными клетками. Синаптогенез зависит от активности синаптической передачи и от обратной связи от постсинаптической клетки. Синаптогенез определяет функциональную интеграцию новых нейронов в существующие нейрональные сети.
5. Выживание. На этом этапе новые нейроны подвергаются отбору, в результате которого выживают только те, которые имеют функциональные синапсы и получают достаточную поддержку. Отбор осуществляется по механизму апоптоза — программированной клеточной гибели. Отбор позволяет оптимизировать количество и качество нейронов в гиппокампе.

Скорости нейрогенеза и нейронных связей

Скорости образования нейронов зависят от количества стволовых клеток. Клетки могут делиться симметрично, давая две стволовые клетки, или ассиметрично, давая одну стволовую клетку и одну прогениторную клетку, которая может преобразоваться в нейрон или глиальную клетку. Стволовые клетки могут переходить в состояние покоя или активации в зависимости от потребности в новых нейронах.

  Количество стволовых клеток в гиппокампе определяет потенциал нейрогенеза, то есть максимальное количество новых нейронов, которые могут быть сформированы в данной области мозга.

   Однако количество новых нейронов не всегда равно количеству стволовых клеток, так как не все стволовые клетки делятся и дифференцируются в нейроны, а не все новые нейроны выживают и интегрируются в существующие нейрональные сети.

 Таким образом, количество новых нейронов в гиппокампе зависит не только от количества стволовых клеток, но и от их активности, дифференцировки и выживаемости, образе жизни человека и других факторов. Скорость образования нейронных связей подвержена внешним воздействиям.

Факторы, влияющие на нейрогенез

Нейрогенез и скорость образования нейронных связей подвержены следующим факторам:

• Генетические факторы. Некоторые гены кодируют белки, которые необходимы для пролиферации, миграции, дифференцировки, синаптогенеза или выживания новых нейронов. Мутации или полиморфизмы этих генов могут увеличивать или уменьшать нейрогенез в гиппокампе. Например, ген BDNF кодирует белок мозгового нейротрофического фактора, который стимулирует рост и выживание нейронов. Варианты этого гена могут влиять на уровень BDNF и на нейрогенез в гиппокампе.
• Гормональные факторы. Некоторые гормоны могут модулировать нейрогенез в гиппокампе через свои рецепторы, расположенные на стволовых клетках или новых нейронах. Например, эстрогены — женские половые гормоны — способствуют пролиферации и дифференцировке новых нейронов в гиппокампе. Кортизол — стрессовый гормон — подавляет нейрогенез в гиппокампе и повреждает нейроны.
• Экологические факторы. Некоторые факторы окружающей среды могут оказывать положительное или отрицательное воздействие на нейрогенез в гиппокампе. Например, обогащенная среда — среда, содержащая разнообразные стимулы для обучения и исследования — увеличивает нейрогенез в гиппокампе и улучшает память и когнитивные функции. Токсическая среда — среда, содержащая химические или физические агенты, способные повредить мозг — снижает нейрогенез в гиппокампе, образование нейронных связей, ухудшает память и когнитивные функции.
• Поведенческие факторы. Некоторые виды поведения могут стимулировать или ингибировать нейрогенез в гиппокампе через свои эффекты на активность мозга, кровоснабжение, выработку гормонов и другие механизмы. Например, физическая активность — регулярное выполнение умеренных физических упражнений — способствует нейрогенезу и образованию новых нейронных связей.

Почему нейрогенез не предотвращает болезни Альцгеймера и Паркинсона?

Болезни Альцгеймера и Паркинсона — это два наиболее распространенных нейродегенеративных заболевания, которые характеризуются постепенным уничтожением определенных типов нейронов в мозге. При болезни Альцгеймера страдают нейроны коры головного мозга, а при болезни Паркинсона — нейроны, синтезирующие дофамин, молекулы которого отвечают за эмоции и движения. Обе болезни приводят к нарушению памяти, мышления, речи и двигательных функций.

Несмотря на то, что в гиппокампе продолжается нейрогенез , он не может компенсировать потерю нейронов в других областях мозга, которые затрагиваются при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Кроме того, сам нейрогенез в гиппокампе также подвержен нарушениям при этих заболеваниях. Так, при болезни Альцгеймера в гиппокампе образуются амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки, которые токсично воздействуют на стволовые клетки.

Вывод

Нейрогенез — это уникальный и сложный процесс увеличения количества нейронов в мозге. Он имеет важное значение для памяти, зависит от множества факторов, которые могут усиливать или ослаблять его. Нейрогенез во взрослом возрасте требует дальнейшего изучения, пока является гипотезой. На процесс новообразования нейронных связей благоприятно влияют  физическая и когнитивная активность, социальная активность, здоровое питание, снижение стресса. Улучшение нейрогенеза в гиппокампе может способствовать улучшению качества жизни и профилактике нейродегенеративных заболеваний, таких как Альцгеймер и Паркинсон.

Надеюсь, эта статья была полезной для Вас!😊

Познайте свой мозг и улучшите память!💪

Записывайтесь на базовый курс обучения «Мнемотехника».❤️