Восстановление нейронных связей головного мозга

Крепкий сон, креветки и секс

Текст: Екатерина Хрипко

Трудный путь к мозгу

В отличие от клеток других тканей, нейроны не способны делиться, поэтому учёные долгое время думали, что мы ограничены запасом, доставшимся при рождении. Позже выяснилось, что новые нейроны всё-таки появляются в течение жизни — они возникают из стволовых клеток, которые способны превратиться практически в любые. Свой запас таких универсальных помощников есть и у мозга. Пока научное сообщество не определилось с точным количеством отделов, в которых формируются новые нейроны. Известно, что они образуются в субвентикулярной зоне (тонком слое клеток вдоль желудочков мозга) и в зубчатой извилине гиппокампа — отдела мозга, который отвечает за эмоции и память.

Значительная часть свежих нервных клеток быстро погибает — из-за микросреды, работы нейромедиаторов, активности некоторых белков и прочей химии мозга. Кроме того, новорождённой нервной клетке для существования необходимо сформировать связи (синапсы) с другими: одиноко плавающие нейроны мозгу не нужны. В среднем в структуру мозга каждый день встраивается около 700 новых выживших нейронов.

Нейроны погибают —
и это нормально

Мозг взрослого человека состоит примерно из 86 миллиардов нейронов — но при рождении их намного больше. По словам сотрудника лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО, психофизиолога Ильи Захарова, уже к концу первого года жизни число сохранившихся нейронов становится в два раза меньше, чем при рождении. Развитие мозга активнее всего происходит в первые три года жизни — в это время образуются нейронные связи, в которых сохраняется весь интеллектуальный и эмоциональный опыт, сформированные и закреплённые навыки. Всё, что ребёнок видит, трогает, нюхает, пробует на вкус или познаёт как-то ещё, фиксируется в виде новой синаптической связи. Подобным образом мозг будет развиваться всю жизнь, но главный скачок он совершает в раннем детстве.

Одновременно мозг старается навести порядок и уничтожает часть нервных клеток, которые не успели вступить в связи с другими, считая их бесполезными. Происходит так называемый апоптоз — запрограммированная гибель клеток. Это нормальный процесс, в котором нет ничего страшного.

Один за всех

Переживать из-за стрессовой утраты нервных клеток не стоит и потому, что существуют способы её компенсировать — в первую очередь это пластичность головного мозга. Один нейрон может сформировать множество синаптических связей — обычно их около десяти тысяч — и в случае необходимости берёт на себя функции погибшего товарища. Например, признаки болезни Паркинсона начнут проявляться, только когда погибнет больше 90 % нервных клеток мозга. Выходит, что одна клетка может работать за девятерых.

Обучение и наслаждение

Учёные сходятся в мнении, что мозгу вредят те же процессы, что не приносят пользы остальному организму: депрессия, хроническое переутомление, недосыпание, несбалансированное питание, слишком большое количество алкоголя. Эти факторы, скорее всего, препятствуют и образованию новых. Логично, что обратный эффект должны нести занятия, которые полезны в целом — а в идеале ещё и приятны.

Образование новых нейронов и их встраивание сильно зависит от микроокружения, в том числе от нейромедиаторов — специальных веществ, помогающим клеткам передавать друг другу сигналы; эти сигналы могут быть и возбуждающими, и тормозящими. Нейромедиаторов множество, и к ним относятся, например, всем известные дофамин и серотонин — они положительно влияют на формирование нервных связей. Деятельность, которая способствует выбросу дофамина или серотонина, может способствовать нейрогенезу; к ней относится всё приятное или полезное для выживания и продолжения рода: еда, смех, любовь, секс, а также получение новых знаний.

Спорт

Именно после этих экспериментов стали говорить, что для поддержания здоровья мозга нужно бегать — но, вероятно, принципиально важна сама физическая активность, а не её конкретный вид. Другое дело, что невозможно заставить мышь заняться йогой или танцами, чтобы изучить их влияние на мозг. Илья Захаров рассказывает, что у людей, ведущих активный образ жизни, старение мозга замедляется, ведь спорт — это тоже опыт, постоянное получение и развитие навыков. А ещё он влияет на здоровье мозга физически — улучшает кровообращение, способствует доставке питательных веществ в нервную систему.

Сон и еда

Считается, что во сне связи между нейронами становятся прочнее, а вся накопленная за день информация упорядочивается — происходит что-то вроде дефрагментации жёсткого диска. Недостаток сна (хроническое недосыпание и стабильная бессонница) не только препятствует нейрогенезу, но и снижает позитивный эффект от процессов обучения — мозг просто не успевает привести полученные знания в порядок.

Рекомендации о сбалансированном и разнообразном питании актуальны и для нервной системы. Жирные кислоты омега-3 — одни из главных веществ, усиливающих формирование новых нервных клеток; они также положительно влияют на пространственную память и работоспособность, не говоря уже о здоровье сердца. Эти соединения надо искать в жирной рыбе и морепродуктах — от креветок до водорослей. Полезный эффект приписывается и таким веществам, как флавоноиды (ими богаты зеленый чай, цитрусовые, какао, черника) и ресвератрол (содержится в винограде, красном вине).

Антидепрессанты

Этот вариант не рекомендуется использовать с профилактической целью — то есть просто для стимуляции нейрогенеза. Но давно доказано, что депрессия негативно сказывается как на существующих нервных клетках, так и на образовании новых. Антидепрессанты, кроме очевидного эффекта коррекции настроения, обладают благотворным для нейрогенеза эффектом. В числе прочего они способствуют выработке нейромедиаторов — а те, в свою очередь, улучшают и формирование нейронов, и психологическое самочувствие.

Читайте также:  Активизация работы головного мозга

В мозге взрослого человека содержится порядка 86 миллиардов нервных клеток (или нейронов). На протяжении жизни мы в силу различных причин постепенно теряем нейроны (ученые говорят о том, что процесс гибели нервных клеток запускается к 20 – 25 годам, тогда как после 40 лет набирает достаточно высокие обороты) .

Именно нейроны крайне важны для обучения, мыслительных процессов, объема и качества памяти, настроения и положительных эмоций.

Генерируя нервные клетки самостоятельно, можно не только продлить молодость, но и предупредить тяжелые последствия нейродегенеративных заболеваний: болезни Паркинсона, Альцгеймера, Гентингтона, рассеянного склероза, при которых поражается нервная система, развиваются когнитивные и поведенческие отклонения.

Новые нейроны необходимы и здоровым людям, которые путем стимулирования нейрогенеза могут значительно улучшить состояние своего организма, освоить больший объем информации и предупредить проблемы с памятью в пожилом возрасте!

Долгие годы нейробиологи давали отрицательный ответ на этот вопрос: нервные клетки не восстанавливаются.

Но исследования последних лет позволяют говорить о том, что в мозге взрослого человека (если быть точными, то в гиппокампе) образуются новые нейроны. Явление это получило название нейрогенез.

Так, шведский исследователь и врач-невролог Йонас Фризен из Каролинского института подсчитал, что ежедневно в гиппокампе (серой массе в центре мозга, отвечающей за память, эмоции и обучение) производится порядка 700 новых нейронов.

Простая математика: 700*365=255 500 нейронов в год. Маловато, не правда ли? Особенно по сравнению с 86 миллиардами!

Но и это еще не все! Нейробиолог Сандрин Тюре утверждает, что за 50 лет жизни все имеющиеся у нас с рождения нервные клетки заменяются на нейроны, образованные во взрослом мозге.

И вновь прибегнем к математическим расчетам:

  1. 50*365=18 250 (дней).
  2. 18 250*700=12 775 000 (нейронов).

Вопрос: куда делись 86 миллиардов нейронов?

Несмотря на спорность теорий относительно количественного образования новых нейронов в гиппокампе, нельзя исключать тот факт, что создание каждой новой нервной клетки крайне важно, поскольку прекращение нейрогенеза приводит к угнетению психологического состояния человека, а это чревато депрессией и даже психозом.

К тому же дополнительные нейроны, независимо от их количества, упрочняют связи между нервными клетками, тем самым повышая способность мозга не только обрабатывать, но и хранить информацию.

Интересно и то, что даже поврежденный мозг может производить нейроны, причем в усиленном режиме. К такому выводу пришли ученые из Новозеландского университета Окленда, исследовавшие людей с болезнью Хантингтона, для которой характерны снижение умственных способностей и нарушение координации движений.

В ходе исследования было выявлено, что генерирование новых нейронов происходило максимально интенсивно именно в наиболее пораженных тканях. К огромному сожалению, количества образованных новых нервных клеток недостаточно, чтобы приостановить или вылечить заболевание.

НО! Зная условия и факторы, управляющие нейрогенезом и стимулирующие этот процесс, ученые рассчитывают найти методы, помогающие восстановить больной либо поврежденный мозг!

Ученые-нейробиологи со всего мира активно занимаются исследованием нейронов, полученных из эмбриональных стволовых клеток человека.

Однако нейробиолог Сандрин Тюре говорит о том, что мы можем сами способствовать генерации новых нейронов и самовосстановлению нервной системы.

  • Ежедневно читайте, поскольку в процессе чтения задействованы все виды умственной деятельности. При прочтении книги мы размышляем, ищем причинно-следственные связи, включаем воображение.
  • Изучайте иностранные языки: доказано, что полиглоты намного реже страдают старческим слабоумием, а при болезни Альцгеймера симптоматика у них развивается на 5 лет позже.
  • Научитесь играть на каком-либо музыкальном инструменте: моторика тесно связана с работой головного мозга, она стимулирует его активность и повышает нейрогенез.
  • Путешествуйте и знакомьтесь с новыми людьми, открывайте для себя новые грани и возможности.
  • Освойте мнемотехнику, представляющую собой совокупность приемов, позволяющих легче запоминать достаточно большие объемы информации. Такая тренировка мозга усилит нейрогенез.

В ходе исследований, проведенных Сандрин Тюре, было выявлено, что в гиппокампе мыши, в клетке которой отсутствовало колесо, образовалось намного меньше новых нейронов по сравнению с мышью, чья клетка была оборудована таким беговым приспособлением.

Можно говорить и о том, что умеренная физическая активность в целом также способствует нейрогенезу, поскольку в ходе занятий спортом уменьшается уровень кортизола (гормона стресса) и повышается уровень тестостерона.

3. Сексуальная активность

Результаты экспериментов, проведенных на крысах, показали, что феромоны самцов активировали систему вознаграждения самок, вследствие чего активизировался и нейрогенез. Однако подтвердить экспериментально подобное воздействие на людях нельзя, поэтому со 100-процентной уверенностью говорить о подобной взаимосвязи не представляется возможным.

К тому же секс снижает уровень стресса (последний в свою очередь уменьшает образование новых нейронов). Не говоря уже о том, что во время полового акта повышается уровень серотонина и окситоцина – нейромедиаторов, стимулирующих нейрогенез.

Для стимулирования нейрогенеза придерживайтесь следующих правил:

  • Увеличьте время между приемами пищи.
  • Обогатите рацион продуктами, содержащими флавоноиды, включив в него чернику, горький шоколад, лук, чеснок, шпинат, цитрусовые, клубнику, грецкие орехи.
  • Регулярно употребляйте рыбу, содержащую жирные кислоты Омега-3: лосось, палтус, сардины, жирную сельдь, скумбрию, тунца.
  • Обращайте внимание на текстуру употребляемой пищи: японскими учеными было доказано, что мягкая пища замедляет нейрогенез, тогда как твердая и требующая тщательного пережевывания, напротив, активизирует.

Пятнадцатиминутных ежедневных солнечных ванн достаточно для получения организмом необходимого количества витамина D, который влияет на выработку серотонина, положительно воздействующего на образование новых нейронов.

Читайте также:  За сложные рефлексы головного мозга отвечает

С возрастом по физиологическим причинам происходит замедление темпов нейрогенеза.

2. Загрязненный воздух

Мозгу для полноценной работы необходим кислород. Если мы длительное время вдыхаем выхлопные газы и промышленную пыль, мозг испытывает кислородное голодание, в нем происходят изменения, препятствующие нейрогенезу.

Этанол повреждает мозговые клетки, тем самым провоцируя нарушения в работе мозга и ослабляя процесс образования новых нервных клеток.

Но есть и хорошая новость: доказано, что употребление красного вина, в котором содержится резвератрол, помогает выжить новым нейронам. Поэтому во время застолий отдавайте предпочтение хорошему красному вину, помня при этом о чувстве меры.

4. Курение и наркотики

Комментарии излишни. Поэтому сразу перейдем к следующему пункту.

Во время сна наш организм не только отдыхает, а и восстанавливается. Недостаток сна нарушает гормональный фон, снижает умственную активность и замедляет нейрогенез.

Стресс (особенно хронический) замедляет процесс нейрогенеза и негативно влияет на выживаемость новых нейронов.

Опытным путем было выявлено, что многие препараты, назначаемые в течение нескольких месяцев при депрессии, стимулируют нейрогенез у грызунов. Кроме того, при блокировании у мышей нейрогенеза уменьшалась эффективность антидепрессантов. На основе этого было сделано предположение о том, что депрессия может быть спровоцирована, в том числе и замедлением нейрогенеза.

Согласно результатам клинических исследований с использованием методик визуализации, было установлено, что у пациентов, страдающих хронической депрессией, гиппокамп меньше по сравнению со здоровыми людьми.

Нейрогенез может существенно замедлиться или вовсе прекратиться вследствие приема противораковых лекарств, что Сандрин Тюре связала с депрессией, развивающейся после лечения онкологии. Ее вывод был основан на том, что после восстановления нейрогенеза депрессия у онкобольных проходила.

Жирная и калорийная пища, обогащенная насыщенными жирами, замедляет процесс образования новых нейронов.

Вывод таков: мы не в силах глобально повлиять на нейрогенез, но можем самостоятельно стимулировать этот процесс, придерживаясь несложных рекомендаций, приведенных выше.

Теперь мы знаем, что нервные клетки восстанавливаются. Но как же медленно! Кому надо дать пинка для ускорения процесса?

Мозг способен восстанавливаться после повреждений. Но происходит это довольно медленно, и человеческой жизни может просто не хватить. Профессор Сиддхартха Чандра занимается регенеративной неврологией и утверждает, что близок день, когда пациентов с такими диагнозами, как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера и болезнь двигательных нейронов, наконец-то можно будет стабильно и эффективно лечить. Об этом он рассказал в лекции на платформе TED, а Slon публикует сокращенную версию ее перевода.

Я рад, что могу рассказать о возможностях восстановления тканей мозга после повреждений, и для меня как невролога это особенно важно, потому что мы можем дать надежду на выздоровление пациентам, чьи состояния сегодня считаются неизлечимыми. Проблема вот в чем. Сравните фото здорового головного мозга с фотографией мозга пациента, страдающего болезнью Альцгеймера. Красным отмечены видимые повреждения: атрофия, рубцы.

Я мог бы показать изображения мозга больных с другими диагнозами – рассеянным склерозом, болезнью двигательных нейронов, болезнью Паркинсона, синдромом Хантингтона, – везде похожая история. Эти недуги представляют серьезную угрозу, возможно, самую серьезную в наше время. Статистические данные просто пугают. Сейчас около 35 миллионов человек живут с одним из перечисленных выше диагнозов, и это обходится человечеству в 700 миллионов долларов в год. И ситуация только ухудшается, потому что заболевания эти тесно связаны с возрастными изменениями, а население, как мы знаем, стареет. Вопрос: почему мы до сих пор не знаем способа эффективно лечить больных, страдающих от таких недугов?

Чтобы было проще разобраться во всем этом, возьму на себя смелость прочитать сильно ускоренный курс по высшей нервной деятельности. Придется вкратце пересказать все, чему я учился в медицинском институте! На деле мозг устроен просто: когда нейроны и глиальные клетки здоровы и работают, вместе они создают целую симфонию электрических импульсов, лежащих в основе нашей мыслительной деятельности, способности думать, запоминать, учиться, нашей способности переживать и чувствовать, нашей двигательной активности, наконец. Но любое повреждение одного из звеньев цепи приводит к нарушениям работы системы, а нарушение дает о себе знать в форме заболевания.

Я проиллюстрирую свое повествование видеопримером. Это Джон, мой пациент, он пришел ко мне в клинику на прошлой неделе. У Джона болезнь двигательных нейронов. Джон был так любезен, что согласился рассказать, как и почему ему был поставлен такой диагноз, как болезнь проявилась.

Суть в том, что за восемнадцать месяцев здоровый мужчина оказался в инвалидной коляске, дышать ему помогает кислородная маска. И такое может случиться с кем угодно, с вами, вашим отцом, братом, другом. Вот что происходит, когда погибают двигательные нейроны. А когда поражается миелиновая оболочка нервных волокон, возникает рассеянный склероз.

Я знаю, о чем вы думаете. Вы недоумеваете: этот парень влез на сцену и обещал обнадежить, а вместо этого рассказывает ужасные вещи, беспросветные, вгоняющие в депрессию. Да, я сказал, что эти заболевания очень тяжелы, они кого хочешь выбьют из колеи, да и лечения, по сути, пока нет. И на что же тут надеяться?

Знаете, полагаю, надежда есть. И вот она: картина мозга пациента с рассеянным склерозом. И она демонстрирует способность мозга к регенерации. Да, мозг на это способен, просто делает он это недостаточно быстро и эффективно.

Посмотрите: белые пятна на рисунке – поврежденные области, а вот бледно-голубые – области, где клетки восстановились. Чтобы не было недопонимания: они тоже были белыми! Восстановление произошло не благодаря лечению, нет, доктора тут ни при чем. Это поразительно. В основе процесса лежит способность стволовых клеток генерировать новый миелин, прикрывать им поврежденные участки. В чем сенсационность: во-первых, таким образом была опровергнута аксиома всех времен и народов. Мы точно знали, когда учились на медиков, что нервные клетки не восстанавливаются, в отличие, скажем, от клеток печени или костной ткани. А вообще-то – да, восстанавливаются, просто медленно. Во-вторых, это задает нам совершенно определенное направление для поиска новых способов лечения. Много ума не надо, чтобы понять: мы должны просто потенцировать процесс восстановления клеток, который и без нас происходит.

Читайте также:  Реабилитация после операции на спинном мозге

Так почему же, спросите вы, до сих пор нет эффективной терапии? Ведь не только что же все это выяснилось. Отвечу: все дело в том, что разработка лекарственных препаратов – невероятно сложный и полный рисков процесс, ставки здесь высоки, а шансы на успех невелики. Надо отбросить 10 тысяч неподходящих вариантов, чтобы найти один работающий и безопасный. Можно потратить пятнадцать лет и более миллиарда долларов, но так и не добиться успеха.

Но как делать это быстрее, как изменить правила игры? Для этого потребуется понять, где же процесс стопорится. Одна из таких стадий – длительные опыты на животных. Но познать самого себя человек может, только изучая себя, то есть именно человека (несколько перефразирую Александра Поупа). Так реально ли исследовать все эти процессы на непосредственно человеческом материале? Да. У нас есть возможность использовать стволовые клетки, уникальные в своем роде: они способны к саморегенерации, плюс из них можно создавать клетки для починки разных органов, будь то печень или костная ткань, и даже, возможно, двигательные нейроны или миелиновую оболочку нервных волокон. Действительно ли это дает нам шанс на революцию в лечении неврологических пациентов?

Полагаю, да. Моя уверенность базируется на открытиях последних двадцати лет. Мы помним о первой клонированной из клетки взрослой особи овечке Долли, здесь, в Эдинбурге, но куда важнее другое научное открытие. Его совершил японский ученый Синъя Яманака, нобелевский лауреат, впервые получивший индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Он продемонстрировал, что нужно всего 4 компонента, чтобы абсолютно любую клетку преобразовать в стволовую. Трудно преувеличить значение этого события в науке, потому что оно означает, что каждый из числа сидящих в этой аудитории – сам себе набор запчастей. Возьмите клетку, скажем, кожи, преобразуйте ее в стволовую, и ее можно будет использовать там, где она нужна для лечения. Когда я учился на врача, над этим тезисом все мы просто посмеялись бы, а сегодня это самая настоящая реальность. И вот он – источник надежды.

Есть два пути применения стволовых клеток в регенеративной неврологии. Первый – использование их в разработке лекарственных средств. Можно взять клетку кожи, сделать из нее плюрипотентную стволовую и запустить ее в работу как двигательный нейрон. Да, вот так просто, плюрипотентные стволовые клетки это действительно могут. Но главное, что таким образом мы можем наблюдать за клеткой, сравнивать ее поведение с поведением здоровых и зараженных нейронов в конкретном организме. У нас даже есть возможность трансформировать клетку таким образом, чтобы она светилась, так нам удобнее будет наблюдать за ней. Используя этот трюк, мы провели исследование и выявили, что поврежденные нейроны гибнут в 2,5 раза чаще здоровых. Это потрясающий метод для ведения фармакологических разработок, раньше такого и представить себе было нельзя.
Второй момент касается непосредственного использования стволовых клеток для терапии. Напомню, что наш мозг и сам по себе содержит стволовые клетки, и все, что нам нужно сделать, это расшевелить их, чтобы восстановление шло быстрее. Я расскажу в двух словах, максимально просто, но вы должны понимать, что этот эксперимент длился пять лет и стоил мне множества седых волос. Мы ввели стволовые клетки внутривенно пациентам с рассеянным склерозом – это были клетки, полученные из тканей их собственного костного мозга. Для тестирования выбрали показатели работы зрительного нерва, потому что у больных с этим диагнозом, к сожалению, зрение очень сильно страдает. Так вот, в течение года до начала эксперимента зрение у испытуемых плавно ухудшалось (мы провели три замера: за 12 месяцев, за 6 месяцев и непосредственно перед введением клеток). После введения показатели резко пошли вверх (2 замера – 3 и 6 месяцев после). Я и сам не думаю, что такой эффект возник благодаря тому, что введенные клетки заменили миелиновую оболочку нервных волокон, нет. Полагаю, это и было стимуляцией активности собственных стволовых клеток мозга, тем самым пинком для них: просыпайтесь, работайте, создавайте миелин. Это потрясающе.

Предоставлю слово Джону.

Я хотел бы поблагодарить Джона за то, что он принял участие в нашей беседе, и одновременно сказать ему и другим людям с таким или похожими диагнозами: я вижу перспективу. Думаю, день, когда мы по-настоящему сможем помогать вам, ближе, чем кажется. Спасибо!

Читайте также:
Adblock
detector