Функції нових неі # 774; нейронів в дорослому мозку
Використано в предметної області:Системна нейрофізіологія (nan)
У мозку ссавців постійно відбувається утворення нових нейрон ів. І одним з важливих питань є з'ясування того, а навіщо ці нейрон и, власне, в мозку потрібні. Взагалі мозок людини складається з 98 мільярдів нейрон ів, всі вони пов'язані один з одним складним чином за допомогою контактів і відростків. Виходить, що в такій архітектурі мозку немає місця новим нейрон ам. У нас в процесі життя формується індивідуальний досвід, виникають якісь нові спогади, ми набуваємо нові навички - все це в мозку забезпечується нервовими мережами. Поява нових нейрон ів в мозку, по ідеї, повинно приводити до того, що ці сформовані нервові мережі повинні або видозмінюватися, або порушуватися. Саме тому тривалий час вважалося, що просто нові нейрон и в мозку не можуть з'являтися, тому що введення нових нейрон ів в мозок призводить до появи якоїсь нестабільності. Однак нові нейрон и в мозку постійно з'являються, і, значить, вони чогось потрібні.
Перше пояснення того, для чого потрібні нові нейрон и в мозку, які виникають в голові, - це те, що нові нейрон и потрібні для процесів відновлення, для процесів регенерації. Якщо це так, то ми повинні виявити в мозку області, в яких постійно йде продукція нових нейрон ів, як це відбувається в розвитку. Таких областей повинно бути багато і в різних частинах мозку. Однак це виявилося не зовсім так. У мозку йде нейрогенез тільки в двох областях - це субвентрікулярной зона і гіпокамп. Можливо, в дорослому мозку нейрогенез хоч і йде в декількох областях, але клітини можуть мігрувати в різні області мозку. Перевірка цієї гіпотез и показала, що це теж не так.
Нейрон и, які формуються в гіпокампі, що не мігрують далеко з шару, де знаходяться стовбурові клітини, вони мігрують всього лише на відстань двох-трьох клітинних діаметрів і залишаються практично в тому ж місці, де продукуються. Нейрон и субвентрікулярной зони мігрують дійсно на дуже великі дистанції, і вони мігрують в нюхові цибулини чітко визначеним шляхом, який обмежують гліальними трубками. В інші області нейрон и з субвентрікулярной зони не мігрують. Було показано, що при деяких патологічних процесах мігруючі нейрон и з субвентрікулярной зони можуть потрапляти в стриатум - це ще одна зі структур мозку. Але, наприклад, в близько лежить над субвентрікулярной зоною кору ці нейрон Ти не мігрують. Таким чином, і друге припущення про те, що нейрон и можуть мігрувати на великі відстані для відновлення якихось порушень в мозку, теж експериментально не підтвердилося.
І третє твердження, яке потрібно було б перевірити експериментально в разі, якщо нові нейрон и потрібні для відновлення мозку, - це те, що нові нейрон и, стовбурові клітини, що містяться в мозку, повинні продукувати різні типи нейрон ів, тобто все розмаїття нейрон ів, які є в мозку. Виявилося, що це теж не так. Виявилося, що клітини, що формуються в дорослому мозку, детерміновані і їх доля визначена, вони можуть перетворюватися тільки в нейрон и певних класів, які розташовані в певних місцях мозку. Таким чином, варто сказати, що відновлення мозку за допомогою нових нейрон ів, швидше за все, не відбувається.
Тоді навіщо ж потрібні нові нейрон и? Друге пояснення - вони, напевно, потрібні для нормального функціонування мозку. Оскільки нюх у гризунів дуже важливий орган почуттів і у гризунів спостерігається дуже активний нейрогенез саме в нюхової цибулини, у людини нюх не так важливо, нейрогенез у нього відсутня в нюхової цибулини, то це одне з підтверджень того, що, дійсно, нові нейрон и потрібні для функціонування. Зокрема, у гризунів ці нейрон и беруть участь в навчанні, яке використовує нюхові ключі.
Взагалі гіпокамп - це структура критична для процесів формування пам'яті, зокрема для формування просторової пам'яті. Тому перше, що дослідники стали перевіряти, - якщо ми візьмемо і якимось чином будемо пригнічувати нейрогенез, то як це відіб'ється на нашій здатності або на здатності тварин запам'ятовувати простір? Виявилося, що якщо знижувати нейрогенез радіацією або якимись генетичними впливами, тобто створювати генетично модифікованих тварин, здатність до просторового навчання у тварин ніяк не страждає. Однак у тих тварин, у яких знижений нейрогенез, страждали дуже тонкі механізми формування пам'яті, а саме: ці тварини переставали розрізняти подібні спогади. Це було показано в наступних експериментах: якщо взяти миша, помістити її в певну обстановку і там її вдарити струмом - це називається класична методика умовно-рефлекторного завмирання, струм не створює миші дуже сильний біль, але створює їй дискомфорт, і вона запам'ятовує, що дана обстановка є небезпечною. Якщо тварина посадити потім в цю ж обстановку, то тварина почне завмирати, воно почне показувати, що воно пам'ятає, що дана ситуація є небезпечною. Якщо тварина посадити в схожу ситуацію, то тварини з хорошим Нейрогенез прекрасно вам покажуть, що ця нова обстановка хоч і схожа на стару, але вона абсолютно безпечна. Але якщо у мишей нейрогенез порушений, то вони перестають відрізняти подібну обстановку від небезпечної.
У такого роду експериментах було показано, що нові нейрон и потрібні для того, щоб подібні спогади не накладалися один на одного, не інтерферувати, щоб схожі спогади розташовувалися поряд, але не перекривалися. Одним з приватних проявів таких перекриваються, здавалося б, спогадів є наша здатність до перенавчання. Напевно, коли ми їздимо на роботу, у нас чітко вже на автоматі формується, де треба зробити пересадку, куди треба далі йти. Якщо раптом змінюється місце роботи і треба їхати на іншу станцію метро, то при першій спробі ми робимо помилки, виходячи, наприклад, не на тій станції, але через кілька спроб ми прекрасно запам'ятовуємо, що треба робити пересадку на інший станції. Мабуть, в разі якщо нейрогенез в гіпокампі порушений, така здатність до перенавчання може починати страждати. Це було знову ж показано на тварин.
Якщо тварин навчати розташуванню, такий водний лабіринт, басейн, де є прихована платформа під водою, тварина поступово навчається, де знаходиться ця платформа, і за зовнішніми просторовим ключам воно запам'ятовує розташування. Якщо навчену миша помістити в цей басейн, вона починає плавати і, озирнувшись, виходить на платформу, де знаходяться ключі. Потім, якщо платформу поміняти на інше місце, а миші починають досить швидко переучуватися на нове положення платформи. Однак в разі порушеного нейрогенезу це перенавчання вимагає набагато більше спроб. Тобто, мабуть, на перших етапах все-таки спостерігається деяке накладення подібних спогадів, тому що той же самий басейн, ті ж самі ключі, відрізняється лише положення платформи. Мабуть, нові нейрон и потрібні також не тільки для того, щоб розрізняти подібні спогади, розмежовувати їх при формуванні подібних спогадів, але і, мабуть, для процесу забування.
Є таке явище, яке називається амнезія дитинства. Якщо запитати людину, коли він починає себе пам'ятати, виявиться, що більшість людей пам'ятає себе починаючи з чотирирічного віку, а все, що було до цього, з пам'яті як би стерто. Можливо, це стирання ранньої пам'яті обумовлено новими нейрон ами в мозку. Зокрема, це було показано експериментально. Навчали однаковим навичкам дорослих і молодих мишей, а після цього тестували, як ця пам'ять зберігається у тварин протягом місяця. І з'ясувалося, що дорослі тварини прекрасно пам'ятають те, що їх били струмом в певному контекст е протягом усього місяця, тоді як молоді тварини приблизно через два тижні забували про те, що їх били струмом в даній обстановці. Більш того, було показано, що якщо тварини бігали в колесі - а біг в колесі майже в два рази збільшує нейрогенез в мозку, - то бігають тварини також швидше забували придбаний навик, ніж тварини, які не бігали в колесі.
Нові нейрон и, які з'являються в мозку, володіють особливими властивостями. Наприклад, вони є гіперзбудливість, і саме завдяки такій своїй гіперзбудливості вони і здатні якимось чином модифікувати пам'ять.
Подальше з'ясування функцій нових нейрон ів в мозку є прогресивно розвивається областю нейробіології, і розуміння того, навіщо потрібні нові нейрон и в мозку, дуже важливо з кількох причин. Перш за все тому, що люди постійно піддаються впливам, які потенціал ьно здатні знижувати нейрогенез, - це діагностичні процедури, коли їх опромінюють радіацією, це перельоти на літаках, де теж літаки недостатньо екрановані від радіації, і також в світлі майбутніх польотів, тривалих перельотів в космосі. Можливо, астронавти, які прилетять на Марс, може бути, і вони прилетять, але що буде з їх когнітивними функціями? Чи зможуть вони порівнювати і легко переучуватися в подібних завданнях? Всі ці питання зараз до цих пір ще відкриті.