Sicuramente, hai sentito spesso l'affermazione: "Le cellule nervose non si riprendono". Tuttavia, questo uno dei malintesi popolari è stato recentemente confutato dagli scienziati.
Il 15 ottobre 1999, la rivista Science ha pubblicato uno studio di Elizabeth Gould e Charles Gross, dipendenti del Dipartimento di Psicologia dell'Università di Princeton. Ha dimostrato che il cervello delle grandi scimmie produce diverse migliaia di nuovi neuroni al giorno per tutta la vita. Questo processo è stato chiamato neurogenesi. Nello stesso anno, è stato scoperto che la neurogenesi viene eseguita anche nel cervello umano. Tuttavia, il processo stesso è stato scoperto anche prima.
Nel 1965, lo scienziato Dzhokhev Altman lo scoprì nell'ippocampo (parte del cervello) di un topo e 15 anni dopo, un impiegato della Rockefeller University Fernando Notteb lo scoprì nei canarini. Secondo la scoperta di Notteba, le cellule nervose degli uccelli canori si formano nel "centro vocale" del loro cervello.
Tuttavia, nonostante il ripristino delle cellule nervose, non è superfluo prendersi cura dei neuroni, perché, come sapete, spesso muoiono in condizioni di forte stress, con ferite, avvelenamenti, ecc. Tuttavia, la funzione delle cellule nervose morte viene assunta dalle cellule viventi … Quindi, una cellula nervosa sana può sostituire fino a nove morti.
L'espressione popolare "Le cellule nervose non si riprendono" è percepita da tutti fin dall'infanzia come una verità immutabile. Tuttavia, questo assioma non è altro che un mito e nuovi dati scientifici lo confutano.
La natura pone un margine di sicurezza molto alto nel cervello in via di sviluppo: durante l'embriogenesi si forma un grande eccesso di neuroni. Quasi il 70% di loro muore prima della nascita di un bambino. Il cervello umano continua a perdere neuroni dopo la nascita, per tutta la vita. Questa morte cellulare è geneticamente programmata. Naturalmente, non solo i neuroni muoiono, ma anche altre cellule del corpo. Solo tutti gli altri tessuti hanno un'elevata capacità rigenerativa, cioè le loro cellule si dividono, sostituendo i morti. Il processo di rigenerazione è più attivo nelle cellule epiteliali e negli organi ematopoietici (midollo osseo rosso). Ma ci sono cellule in cui i geni responsabili della riproduzione per divisione sono bloccati. Oltre ai neuroni, queste cellule includono le cellule del muscolo cardiaco. Come fanno le persone a mantenere l'intelligenza fino alla vecchiaia,se le cellule nervose muoiono e non si rinnovano?
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Una delle possibili spiegazioni: non tutti i neuroni “lavorano” contemporaneamente nel sistema nervoso, ma solo il 10% dei neuroni. Questo fatto è spesso citato nella letteratura popolare e persino scientifica. Ho dovuto più volte discutere questa dichiarazione con i miei colleghi nazionali e stranieri. E nessuno di loro capisce da dove provenisse questa cifra. Ogni cellula vive e "lavora" allo stesso tempo. In ogni neurone, i processi metabolici avvengono continuamente, le proteine vengono sintetizzate, gli impulsi nervosi vengono generati e trasmessi. Pertanto, lasciando l'ipotesi di neuroni "a riposo", passiamo ad una delle proprietà del sistema nervoso, ovvero alla sua eccezionale plasticità.
Il significato di plasticità è che le funzioni delle cellule nervose morte vengono assunte dai loro "colleghi" sopravvissuti, che aumentano di dimensioni e formano nuove connessioni, compensando le funzioni perse. L'elevata, ma non illimitata, efficienza di tale compensazione può essere illustrata dall'esempio del morbo di Parkinson, in cui si verifica una graduale morte dei neuroni. Si scopre che fino a quando circa il 90% dei neuroni nel cervello muore, i sintomi clinici della malattia (tremore degli arti, limitazione della mobilità, andatura instabile, demenza) non compaiono, cioè la persona sembra praticamente sana. Ciò significa che una cellula nervosa vivente può sostituire nove morti.
Ma la plasticità del sistema nervoso non è l'unico meccanismo che consente la conservazione dell'intelligenza fino a una vecchiaia matura. La natura ha anche un ripiego: l'emergere di nuove cellule nervose nel cervello dei mammiferi adulti o la neurogenesi.
Il primo rapporto sulla neurogenesi apparve nel 1962 sulla prestigiosa rivista scientifica Science. L'articolo era intitolato "Si stanno formando nuovi neuroni nel cervello dei mammiferi adulti?" Il suo autore, il professor Joseph Altman della Purdue University (USA), con l'aiuto di una corrente elettrica, ha distrutto una delle strutture del cervello del ratto (il corpo genicolato laterale) e vi ha iniettato una sostanza radioattiva che penetra nelle cellule emergenti. Pochi mesi dopo, lo scienziato ha scoperto nuovi neuroni radioattivi nel talamo (parte del proencefalo) e nella corteccia cerebrale. Nel corso dei successivi sette anni, Altman ha pubblicato molti altri studi che dimostrano l'esistenza della neurogenesi nel cervello dei mammiferi adulti. Tuttavia, poi, negli anni '60, il suo lavoro ha causato solo scetticismo tra i neuroscienziati, il loro sviluppo non ha seguito.
E solo vent'anni dopo la neurogenesi è stata "riscoperta", ma già nel cervello degli uccelli. Molti ricercatori di uccelli canori hanno notato che durante ogni stagione degli amori, il maschio canarino Serinus canaria canta una canzone con nuove "ginocchia". Inoltre, non adotta nuovi trilli dai suoi fratelli, poiché le canzoni sono state aggiornate in isolamento. Gli scienziati hanno iniziato a studiare in dettaglio il principale centro vocale degli uccelli, situato in una sezione speciale del cervello, e hanno scoperto che alla fine della stagione degli amori (nei canarini cade in agosto e gennaio), una parte significativa dei neuroni del centro vocale è morta, probabilmente a causa di un carico funzionale eccessivo … A metà degli anni '80, il professor Fernando Notteboom della Rockefeller University (USA) riuscì a mostrareche nei canarini maschi adulti, il processo di neurogenesi si verifica costantemente nel centro vocale, ma il numero di neuroni formati è soggetto a fluttuazioni stagionali. Il picco della neurogenesi nei canarini si verifica in ottobre e marzo, cioè due mesi dopo la stagione degli amori. Ecco perché la "libreria musicale" dei canti del canarino maschio viene regolarmente aggiornata.
Alla fine degli anni '80, la neurogenesi fu scoperta anche negli anfibi adulti nel laboratorio dello scienziato di Leningrado, il professor A. L. Polenov.
Da dove vengono i nuovi neuroni se le cellule nervose non si dividono? La fonte di nuovi neuroni sia negli uccelli che negli anfibi si è rivelata essere cellule staminali neuronali della parete dei ventricoli cerebrali. Durante lo sviluppo dell'embrione, è da queste cellule che si formano le cellule del sistema nervoso: neuroni e cellule gliali. Ma non tutte le cellule staminali si trasformano in cellule del sistema nervoso - alcune di loro "si nascondono" e aspettano dietro le quinte.
È stato dimostrato che i nuovi neuroni derivano dalle cellule staminali dell'organismo adulto e nei vertebrati inferiori. Tuttavia, ci sono voluti quasi quindici anni per dimostrare che un processo simile si verifica nel sistema nervoso dei mammiferi.
Lo sviluppo delle neuroscienze nei primi anni '90 ha portato alla scoperta di neuroni "neonati" nel cervello di ratti e topi adulti. Sono stati trovati principalmente nelle parti evolutivamente antiche del cervello: i bulbi olfattivi e la corteccia ippocampale, che sono principalmente responsabili del comportamento emotivo, della risposta allo stress e della regolazione delle funzioni sessuali dei mammiferi.
Proprio come negli uccelli e nei vertebrati inferiori, nei mammiferi, le cellule staminali neuronali si trovano vicino ai ventricoli laterali del cervello. La loro trasformazione in neuroni è molto intensa. Nei ratti adulti, circa 250.000 neuroni si formano da cellule staminali al mese, sostituendo il 3% di tutti i neuroni nell'ippocampo. La durata di questi neuroni è molto alta, fino a 112 giorni. Le cellule staminali neuronali viaggiano molto (circa 2 cm). Sono anche in grado di migrare verso il bulbo olfattivo, trasformandosi in neuroni lì.
I bulbi olfattivi del cervello dei mammiferi sono responsabili della percezione e dell'elaborazione primaria di vari odori, compreso il riconoscimento dei feromoni, sostanze che nella loro composizione chimica sono vicine agli ormoni sessuali. Il comportamento sessuale nei roditori è regolato principalmente dalla produzione di feromoni. L'ippocampo si trova sotto gli emisferi cerebrali. Le funzioni di questa struttura complessa sono associate alla formazione della memoria a breve termine, alla realizzazione di determinate emozioni e alla partecipazione alla formazione del comportamento sessuale. La presenza di neurogenesi costante nel bulbo olfattivo e nell'ippocampo nei ratti è spiegata dal fatto che nei roditori queste strutture sopportano il principale carico funzionale. Pertanto, le cellule nervose in esse contenute spesso muoiono, il che significa che devono essere rinnovate.
Per capire quali condizioni influenzano la neurogenesi nell'ippocampo e nel bulbo olfattivo, il professor Gage della Salk University (USA) ha costruito una città in miniatura. I topi giocavano lì, facevano educazione fisica, cercavano uscite dai labirinti. Si è scoperto che nei topi "urbani" i nuovi neuroni sono sorti in un numero molto maggiore che nei loro parenti passivi, impantanati nella vita di routine in un vivaio.
Le cellule staminali possono essere rimosse dal cervello e trapiantate in un'altra parte del sistema nervoso, dove diventano neuroni. Il professor Gage ei suoi colleghi hanno condotto diversi esperimenti simili, il più impressionante dei quali è stato il seguente. Un pezzo di tessuto cerebrale contenente cellule staminali è stato trapiantato nella retina distrutta di un occhio di ratto. (La parete interna fotosensibile dell'occhio ha un'origine "nervosa": è costituita da neuroni modificati - bastoncelli e coni. Quando lo strato fotosensibile viene distrutto, si instaura la cecità.) Le cellule staminali cerebrali trapiantate si sono trasformate in neuroni retinici, i loro processi hanno raggiunto il nervo ottico e il ratto ha riacquistato la vista! Inoltre, durante il trapianto di cellule staminali cerebrali in un occhio intatto, non si sono verificate trasformazioni con esse. Probabilmente, quando la retina è danneggiata, vengono prodotte alcune sostanze (ad esempio,i cosiddetti fattori di crescita), che stimolano la neurogenesi. Tuttavia, il meccanismo esatto di questo fenomeno non è ancora chiaro.
Gli scienziati si sono trovati di fronte al compito di dimostrare che la neurogenesi si verifica non solo nei roditori, ma anche negli esseri umani. A tal fine, i ricercatori sotto la guida del professor Gage hanno recentemente svolto un lavoro sensazionale. In una delle cliniche oncologiche americane, un gruppo di pazienti con neoplasie maligne incurabili ha assunto il farmaco chemioterapico bromodiossiuridina. Questa sostanza ha una proprietà importante: la capacità di accumularsi nelle cellule in divisione di vari organi e tessuti. La bromodiossiuridina è incorporata nel DNA della cellula madre e viene immagazzinata nelle cellule figlie dopo che le cellule della madre si dividono. Studi patologici hanno dimostrato che i neuroni contenenti bromodiossiuridina si trovano in quasi tutte le parti del cervello, inclusa la corteccia cerebrale. Quindi questi neuroni erano nuove cellule emerse dalla divisione delle cellule staminali. La scoperta ha confermato incondizionatamente che il processo di neurogenesi si verifica anche negli adulti. Ma se nei roditori la neurogenesi si verifica solo nell'ippocampo, quindi negli esseri umani, è probabile che possa catturare aree più estese del cervello, inclusa la corteccia cerebrale.
Studi recenti hanno dimostrato che nuovi neuroni nel cervello adulto possono essere formati non solo da cellule staminali neuronali, ma anche da cellule staminali del sangue. La scoperta di questo fenomeno ha causato euforia nel mondo scientifico. Tuttavia, la pubblicazione sulla rivista "Nature" nell'ottobre 2003 ha raffreddato le menti entusiaste in molti modi. Si è scoperto che le cellule staminali del sangue penetrano effettivamente nel cervello, ma non si trasformano in neuroni, ma si fondono con loro, formando cellule binucleate. Quindi il "vecchio" nucleo del neurone viene distrutto e viene sostituito dal "nuovo" nucleo della cellula staminale del sangue. Nel corpo del ratto, le cellule staminali del sangue si fondono principalmente con le cellule giganti del cervelletto - cellule di Purkinje, anche se questo accade abbastanza raramente: solo poche cellule fuse possono essere trovate nell'intero cervelletto. Una fusione più intensa dei neuroni si verifica nel fegato e nel muscolo cardiaco. Non è ancora chiaro quale sia il significato fisiologico in questo. Una delle ipotesi è che le cellule staminali del sangue portino con sé nuovo materiale genetico, che, entrando nella "vecchia" cellula cerebellare, ne prolunga la vita.
Quindi, nuovi neuroni possono derivare da cellule staminali anche nel cervello adulto. Questo fenomeno è già ampiamente utilizzato per il trattamento di varie malattie neurodegenerative (malattie accompagnate dalla morte dei neuroni nel cervello). Le preparazioni di cellule staminali per il trapianto si ottengono in due modi. Il primo è l'uso di cellule staminali neuronali, che si trovano intorno ai ventricoli del cervello sia nell'embrione che nell'adulto. Il secondo approccio è l'uso di cellule staminali embrionali. Queste cellule si trovano nella massa cellulare interna in una fase iniziale della formazione dell'embrione. Sono in grado di trasformarsi in quasi tutte le cellule del corpo. La sfida più grande nel lavorare con le cellule embrionali è trasformarle in neuroni. Le nuove tecnologie lo rendono possibile.
Alcuni ospedali negli Stati Uniti hanno già formato "biblioteche" di cellule staminali neuronali derivate da tessuto embrionale e vengono trapiantate nei pazienti. I primi tentativi di trapianto stanno dando risultati positivi, anche se oggi i medici non possono risolvere il problema principale di tali trapianti: la moltiplicazione dilagante delle cellule staminali nel 30-40% dei casi porta alla formazione di tumori maligni. Finora, non è stato trovato alcun approccio per prevenire questo effetto collaterale. Ma nonostante ciò, il trapianto di cellule staminali sarà senza dubbio uno dei principali approcci nel trattamento di malattie neurodegenerative come l'Alzheimer e il Parkinson, che sono diventati il flagello dei paesi sviluppati.
Il tessuto nervoso viene ripristinato a qualsiasi età, - ha assicurato il famoso neuroscienziato tedesco Professore all'Università di Göttingen Harold Huther. - A 20 anni, il processo è intenso ea 70 - lentamente. Ma va.
Lo scienziato ha citato come esempio l'osservazione dei colleghi canadesi delle suore anziane - 100 anni o più. La risonanza magnetica ha mostrato: i loro cervelli sono in ordine - nessuna manifestazione di demenza senile.
E il tutto, secondo il professore, è nel modo di vivere e di pensare di queste donne, che letteralmente ripristinano le loro strutture cerebrali e la loro conduttività. E un miracolo simile accade a causa del fatto che le suore sono modeste, hanno idee stabili sulla struttura del mondo, una posizione di vita attiva e pregano, sperando di cambiare le persone in meglio.
Huther ha spiegato che il principale distruttore delle cellule nervose è lo stress, che sopprime anche la capacità del cervello di rigenerarsi. E l'armonia con se stessi contribuisce ad essa. E questo è ciò che il professore consiglia al riguardo: misurare i sogni con la realtà, poter organizzare la propria vita, e non andare, come si dice, con la corrente, capire il senso della vita - almeno il proprio, avere forti legami sociali - buoni rapporti con altrettanti persone, soprattutto quelle vicine.
E inoltre. Secondo Huter, niente aiuta la rigenerazione delle cellule nervose più di un problema per il quale una persona ha trovato una soluzione. E affinché i problemi non siano troppo gravosi, il professore consiglia di imparare qualcosa. Anche in vecchiaia. Per mantenere il gusto per la vita.
La velocità con cui le cellule nervose si rigenerano è stata misurata dagli scienziati svedesi del Karolinska Institute. Si è scoperto che può raggiungere 700 nuovi neuroni al giorno.
I ricercatori sono stati aiutati da … test nucleari a terra, effettuati negli anni '50 del secolo scorso. Quindi hanno fortemente inquinato l'ambiente con un isotopo radioattivo: il carbonio-14. Ma il suo livello è sceso dopo che la detonazione delle bombe atomiche nell'atmosfera è stata vietata nel 1963.
Le cellule nervose delle persone che subivano esplosioni nucleari a terra "risucchiavano" l'isotopo in maggiore concentrazione. È incorporato nei filamenti di DNA. Gli scienziati lo hanno utilizzato per la cosiddetta datazione al radiocarbonio dei tessuti viventi. Il carbonio-14 ha permesso di determinare l'età delle cellule. E si è scoperto che loro - le cellule nervose - sono apparse in momenti diversi. Cioè, insieme ai vecchi, ne sono nati di nuovi.
Allo stesso modo, i canadesi dell'Università di Toronto hanno dimostrato che le cellule del muscolo cardiaco sono in grado di rigenerarsi. La pompa vivente di un uomo di 25 anni è in grado di produrre cellule neonate in una quantità fino all'1% all'anno del peso dell'organo. All'età di 75 anni, la produttività della "fabbrica" scende allo 0,45%. Ma non scompare affatto.
Perché ricordiamo a malapena la nostra infanzia?
Sembra che i ricercatori canadesi del Neurobiology Laboratory presso l'Ospedale per bambini malati di Toronto abbiano capito perché la maggior parte degli adulti non ricorda cosa è successo loro nei primi tre anni di vita.
"Non è che i bambini non siano cattivi nel formare ricordi", dice Katherine Akers, uno degli autori dello studio. Si modellano molto bene. Quando mia figlia aveva 3 anni, l'ho portata allo zoo. Ha raccontato in dettaglio tutto ciò che ha visto. Ora ha 5 anni - non ricorda affatto che era allo zoo.
Gli esperimenti hanno dimostrato che i vecchi eventi vengono cancellati dalla memoria. Vengono cancellati durante la nascita di nuove cellule cerebrali.
Bere e diventare più intelligenti?
Gli stessi scienziati svedesi sono giunti a una conclusione sorprendente. Se si devono credere ai risultati scandalosi delle loro recenti ricerche, anche nuove cellule nervose stanno crescendo dal consumo regolare. Crescono non solo ovunque, ma nella testa - la parte più, sembrerebbe, vulnerabile del corpo degli alcolisti.
Tuttavia, gli scienziati sono sconvolti, non tutto è così senza nuvole. Insieme alle cellule, cresce anche la voglia di alcol. Negli esperimenti svedesi, i topi, vale a dire che venivano annaffiati, erano effettivamente arricchiti con cellule nervose. Ma allo stesso tempo iniziarono a preferire la vodka all'acqua. Secondo il professor Stefan Brin, il capo della ricerca, ciò spiega il fatto che le persone possono passare da un consumo moderato di alcol piuttosto rapidamente a un consumo sfrenato.
