Всем известно выражение: «Нервные клетки не восстанавливаются». Этот постулат, предложенный в 1928 году отцом современной нейробиологии Рамон-и-Кахалем, долгие годы был неоспорим. Лишь в 1961 году американский нейробиолог Джозеф Альтман из Массачусетского Технологического института продемонстрировал образование новых нервных и глиальных клеток в гиппокампе взрослых кошек, а затем крыс. Для этого он использовал радиоактивно меченый тимидин (одно из оснований ДНК). Поскольку нейроны взрослых не обладают способностью к делению, то накопление меченого тимидина в ядрах клеток могло иметь только одно объяснение — в мозге происходит нейрогенез.

Несмотря на это, существование нейрогенеза у взрослых людей до сих пор остается темой горячих дискуссий. Исследование вопроса осложняет то, что на образование нервных клеток влияет множество факторов: целый ряд лекарств, рентгеновское излучение, психиатрические и нейродегенеративные болезни, такие как депрессия, тревожное расстройство, болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Кроме того, белки, по наличию которых определяют производство новых нейронов, крайне неустойчивы. Промедление всего в пару часов от смерти до консервации мозга уже снижает качество данных, по которым определяются признаки нейрогенеза.

Тем не менее научное сообщество склоняется к тому, что у взрослого человека все же происходит нейрогенез. Чтобы разобраться, как ученые пришли к этому, рассмотрим самые яркие моменты изучения от ранних экспериментов на животных до масштабных исследований на людях.

В 1988 нейробиолог из Корнуэльского медицинского университета Стивен Голдман доказал нейрогенез у взрослых канареек. Это стало важной вехой в изучении данного феномена. Ученый показал, что количество нейронов в ядре высшего вокального контроля было больше у поющих самцов, чем у молчаливых самок. Также Голдман выявил рост нервных клеток у птиц весной, когда они обучаются новым песням. Это позволило связать нейрогенез и поведение.

Позже ученые обнаружили взрослый нейрогенез у рептилий, амфибий и даже костных рыб. У последних новые клетки нервной системы образуются равномерно в течение всей жизни. При этом новые нейроны у рыб находят во всех отделах мозга.

Настоящим прорывом в изучении данного вопроса стало изобретение иммуногистохимических методов, которые позволили выявлять молодые нейроны просто (атомный реактор для этого не требуется), дешево и надежно по сравнению с радиоактивными метками, которые применяли до этого.

Вскоре стало понятно, что взрослый нейрогенез не ограничивается крысами и его можно обнаружить у приматов и людей. В 1998 году Элизабет Гоулд из факультета психологии Принстонского университета обнаружила образование новых нейронов в зубчатой извилине макак-резусов.

Ученые из Автономного университета Мадрида проанализировали ткани мозга умерших людей в возрасте от 43 до 87 лет. После этого они пришли к выводу, что мозг пополняется новыми нейронами на протяжении всей жизни. Новые клетки образуются в зубчатой извилине — области гиппокампа, отвечающей за процессы обучения, памяти и эмоций.

С возрастом производимость нейронов может снижаться. Если у сорокалетнего человека в мозге насчитывается около 40 000 новых клеток на мм³, то к семидесяти годам их количество уменьшается до 30 000. Ученые считают, что, возможно, именно это приводит к потере когнитивных функций по мере старения.

Новые нейроны появляются и у тех, кто страдает болезнью Альцгеймера, но количество новых нейронов в их мозге меньше, чем у здоровых. Причем резкое снижение (на 50-75%) происходит на самых ранних стадиях заболевания. Это значит, что на замедление нейрогенеза влияют не только старение, но и другие пока неизвестные процессы.

В недавней работе американских ученых из университета Чикаго получены схожие результаты. Оказалось, что появление новых нервных клеток в мозге продолжается до глубокой старости. Нейрогенез удалось обнаружить даже у людей с серьезными нейродегенеративными заболеваниями, хотя и в существенно меньшим объеме.

На сегодня выделяют четыре основных гипотезы функций нейрогенеза во взрослом мозге:

1) Новые нейроны активно задействуются в обучении. Французские специалисты из университета Франсуа Рабле показали, что задачи вроде ориентации в неизвестном пространстве, разовое припоминание пугающей ситуации, кратковременные стрессовые или тревожащие условия провоцируют нейрогенез.

2) Регуляция эмоций и восстановление от стресса. Мартин Эгеланд из отделения психиатрии королевского колледжа Лондона приводит данные, показывающие, что хронический стресс и инъекции кортизола приводят к подавлению нейрогенеза, разбалансировке регуляции гормонов стресса, депрессивному и тревожному поведению. Напротив, стимуляция нейрогенеза приводит к снижению депрессивного поведения у мышей, подвергшихся хроническому стрессу.

3) Распознавание тонких различий. Специалисты Института биологических исследований Салка полагают, что молодые нейроны подавляют активность зрелых клеток, не давая им срабатывать одновременно, что важно в тех случаях, когда объект похож на две категории одновременно. Когда ученые блокировали молодые нейроны, крысы теряли способность различать похожие картинки, а вот на способность различать изображение, которые сильно отличались друг от друга, это не влияло.

4) Когнитивная гибкость. Подавление нейрогенеза, как показали эксперименты, ухудшает способности крыс к решению интеллектуальных задач. Наоборот, когда животных помещали в клетки, полные игрушек, беговых колес, туннелей, грызуны быстрее проходили лабиринт, а в их мозге начинало образовываться больше новых нейронов.

Сегодня обычный пациент не может заказать анализ уровня своего нейрогенеза, но необходимые для этого методы разработаны и ожидают лишь клинических испытаний и внедрения в практику. К ним относятся позитронно-эмиссионная томография с радиоактивно меченным тимидином и ЯМР с измерением пика 1.28 ppm. Знание конкретной нейрофизиологической причины заболевания даст новые возможности для разработки более эффективных лекарств от депрессии, тревожного расстройства, болезни Альцгеймера и когнитивных нарушений.

Нейрогенез у взрослых людей предполагает, что в будущем мы сможем получать из индуцированных стволовых клеток человека гиппокамп-подобные структуры и тестировать на них лекарства от нейродегенеративных и психиатрических заболеваний с той же легкостью, с какой сейчас берется соскоб со слизистых оболочек и проверяется, на какие препараты реагирует инфекция.

В своей книге «Укрощение амигдалы и другие инструменты тренировки мозга» американский нейрофизиолог Джон Арден приводит три способа увеличения нейрогенеза:

1. Физическая активность

Раньше считалось, что физические нагрузки способствуют укреплению здоровья из-за благоприятного воздействия на систему кровообращения и сердце. Недавние исследования не только подтвердили это утверждение, но и доказали, что упражнения способствуют более активному образованию новых нейронов.

2. Интеллектуальная нагрузка

Стволовые клетки способны дифференцироваться в нейроны и клетки глии в ходе процесса, который активизируется благодаря физическим упражнениям. Тем не менее одни лишь физические нагрузки не обеспечат поддержку новых нейронов. Согласно результатам исследований, для этого необходима также интеллектуальная среда: чтение книг, активная социальная жизнь, посещение выставок, концертов, участие в интеллектуальных играх.

3. Здоровый сон

Научные работы показывают, что недостаток сна препятствует способности стволовых клеток мозга расти и становиться новыми нейронами. При хроническом недостатке сна происходит снижение размеров гиппокампа.

Таким образом, нейрогенез позволяет нам сохранить ясный ум, способность изучать новое и гибко приспосабливаться к обстоятельствам даже в зрелом возрасте.