Kindlasti olete sageli kuulnud väidet: "Närvirakud ei taastu." Kuid selle ühe populaarse väärarusaama lükkasid teadlased hiljuti ümber.
15. oktoobril 1999 avaldas ajakiri Science Princetoni ülikooli psühholoogia osakonna töötajate Elizabeth Gouldi ja Charles Grossi uuringu. See näitas, et suur primaadi aju toodab kogu elu jooksul mitu tuhat uut neuroni päevas. Seda protsessi on nimetatud neurogeneesiks. Samal aastal avastati, et neurogenees toimub ka inimese ajus. Kuid protsess ise avastati veelgi varem.
1965. aastal avastas teadlane Džohhev Altman selle roti hipokampuses (aju osa) ja 15 aastat hiljem avastas Rockefelleri ülikooli töötaja Fernando Notteb selle kanaaridel. Notteba avastuse kohaselt moodustuvad laululindude närvirakud nende aju "häälekeskuses".
Vaatamata sellele, et närvirakud on taastatud, pole neuronite eest hoolitsemine üleliigne, sest nagu teate, surevad nad sageli tugeva stressi tingimustes, vigastuste, mürgistuse jne korral. Kuid surnud närvirakkude funktsiooni võtavad üle elusrakud … Niisiis võib üks terve närvirakk asendada kuni üheksa surnut.
Populaarset väljendit "närvirakud ei taastu" tajuvad kõik lapsepõlvest alates muutumatu tõena. See aksioom pole aga midagi muud kui müüt ja uued teaduslikud andmed lükkavad selle ümber.
Loodus paneb arenevas ajus väga suure ohutusvaru: embrüogeneesi käigus moodustub suur neuronite liig. Ligi 70% neist sureb enne lapse sündi. Inimese aju kaotab pärast sündi kogu elu jooksul neuroneid. See rakusurm on geneetiliselt programmeeritud. Muidugi surevad mitte ainult neuronid, vaid ka teised keharakud. Ainult kõigil teistel kudedel on kõrge taastumisvõime, see tähendab, et nende rakud jagunevad, asendades surnud. Regenereerimisprotsess on kõige aktiivsem epiteelirakkudes ja vereloomeorganites (punane luuüdi). Kuid on rakke, milles jagunemise eest vastutavad geenid on blokeeritud. Lisaks neuronitele hõlmavad need rakud ka südamelihasrakke. Kuidas suudavad inimesed intelligentsust säilitada kuni kõrge vanaduseni,kui närvirakud surevad ja neid ei uuendata?
Reklaamvideo:
Üks võimalikest seletustest: mitte kõik neuronid “töötavad” närvisüsteemis üheaegselt, vaid ainult 10% neuronitest. Seda fakti nimetatakse sageli populaarses ja isegi teaduskirjanduses. Olen pidanud seda väidet korduvalt arutama kodu- ja välismaiste kolleegidega. Ja keegi neist ei saa aru, kust see näitaja pärineb. Iga rakk elab ja "töötab" korraga. Igas neuronis toimuvad kogu aeg ainevahetusprotsessid, sünteesitakse valke, tekitatakse ja edastatakse närviimpulsse. Seetõttu, jättes hüpoteesi "puhkavate" neuronite kohta, pöördugem närvisüsteemi ühe omaduse, nimelt selle erakordse plastilisuse poole.
Plastilisuse tähendus on see, et surnud närvirakkude funktsioonid võtavad üle nende ellujäänud “kolleegid”, mis suurenevad ja moodustavad uusi seoseid, kompenseerides kaotatud funktsioonid. Sellise hüvitise kõrget, kuid mitte piiramatut tõhusust saab illustreerida näiteks Parkinsoni tõve näitel, kus neuronid surevad järk-järgult. Selgub, et kuni umbes 90% aju neuronitest sureb, ei ilmne haiguse kliinilisi sümptomeid (jäsemete värisemine, liikuvuse piiramine, ebakindel kõnnak, dementsus), see tähendab, et inimene näeb praktiliselt terve välja. See tähendab, et üks elus närvirakk võib asendada üheksa surnut.
Kuid närvisüsteemi plastilisus pole ainus mehhanism, mis võimaldab intelligentsust säilitada küpsesse vanadusse. Loodusel on ka varukoopia - uute närvirakkude tekkimine täiskasvanud imetajate ajus ehk neurogenees.
Esimene neurogeneesi käsitlev aruanne ilmus 1962. aastal mainekas teadusajakirjas Science. Artikkel kandis pealkirja "Kas täiskasvanud imetajate ajus tekivad uued neuronid?" Selle autor, professor Joseph Altman Purdue ülikoolist (USA), hävitas elektrivoolu abil roti aju ühe struktuuri (lateraalne genikulaarkeha) ja süstis sinna radioaktiivset ainet, mis tungib äsja tekkivatesse rakkudesse. Mõni kuu hiljem avastas teadlane uued radioaktiivsed neuronid taalamus (esiosa osa) ja ajukoores. Järgmise seitsme aasta jooksul avaldas Altman veel mitu uuringut, mis tõestavad neurogeneesi olemasolu täiskasvanud imetajate ajus. Ent siis, 1960. aastatel, tekitas tema töö neuroteadlaste seas ainult skeptitsismi, nende areng ei järgnenud.
Ja alles paarkümmend aastat hiljem avastati neurogenees uuesti, kuid juba lindude ajus. Paljud laululinnu uurijad on märganud, et igal paaritusperioodil laulab isane kanaarilind Serinus canaria uute "põlvedega" laulu. Pealegi ei võta ta oma vendadelt uusi trille, kuna laule uuendati eraldi. Teadlased hakkasid üksikasjalikult uurima lindude peamist häälekeskust, mis paiknes aju spetsiaalses osas, ja leidsid, et paaritumisaja lõpus (kanaaridel toimub see augustis ja jaanuaris) suri märkimisväärne osa häälekeskuse neuronitest, tõenäoliselt liigse funktsionaalse koormuse tõttu. … 1980. aastate keskel õnnestus näidata professor Fernando Notteboom Rockefelleri ülikoolist (USA)et täiskasvanud meessoost kanaaridel toimub neurogeneesiprotsess häälekeskuses pidevalt, kuid moodustunud neuronite arv sõltub hooajalistest kõikumistest. Kanaaride neurogeneesi tipp saabub oktoobris ja märtsis, see tähendab kaks kuud pärast paaritusperioodi. Seetõttu värskendatakse regulaarselt meessoost kanaarilindude "muusikakogu".
1980. aastate lõpus avastati Leningradi teadlase professor A. L. Polenovi laboris neurogenees ka täiskasvanud kahepaiksetel.
Kust tulevad uued neuronid, kui närvirakud ei jagune? Nii lindude kui ka kahepaiksete uute neuronite allikaks osutusid aju vatsakeste seina neuronaalsed tüvirakud. Embrüo arengu ajal moodustuvad närvisüsteemi rakud nendest rakkudest: neuronid ja gliiarakud. Kuid mitte kõik tüvirakud ei muutu närvisüsteemi rakkudeks - mõned neist "varjavad" ja ootavad tiibades.
On tõestatud, et uued neuronid tekivad täiskasvanud organismi tüvirakkudest ja madalamatest selgroogsetest. Siiski kulus peaaegu viisteist aastat, et tõestada, et sarnane protsess toimub imetajate närvisüsteemis.
Neuroteaduste areng 1990. aastate alguses viis täiskasvanute rottide ja hiirte ajust "vastsündinud" neuronite avastamiseni. Neid leidus enamasti evolutsiooniliselt iidsetes ajuosades: haistmissibulates ja hipokampuse ajukoores, mis vastutavad peamiselt emotsionaalse käitumise, stressile reageerimise ja imetajate seksuaalfunktsioonide reguleerimise eest.
Nii nagu lindudel ja madalamatel selgroogsetel, nii ka imetajatel, paiknevad neuronaalsed tüvirakud aju külgvatsakeste lähedal. Nende transformatsioon neuroniteks on väga intensiivne. Täiskasvanud rottidel moodustub tüvirakkudest kuus umbes 250 000 neuronit, asendades 3% kõigist hipokampuse neuronitest. Selliste neuronite eluiga on väga kõrge - kuni 112 päeva. Neuronaalsed tüvirakud läbivad pika tee (umbes 2 cm). Nad on võimelised migreeruma ka haistmissibulasse, muutudes seal neuroniteks.
Imetaja aju haistmissibulad vastutavad erinevate lõhnade tajumise ja esmase töötlemise eest, sealhulgas feromoonide - ainete, mis oma keemilises koostises on suguhormoonidele lähedased, äratundmise eest. Näriliste seksuaalkäitumist reguleerib peamiselt feromoonide tootmine. Hipokampus asub ajupoolkerade all. Selle keerulise struktuuri funktsioonid on seotud lühiajalise mälu kujunemisega, teatud emotsioonide realiseerimisega ja osalemisega seksuaalkäitumise kujunemises. Pideva neurogeneesi esinemist rottide haistmissibulas ja hipokampuses seletatakse asjaoluga, et närilistel kannavad need struktuurid peamist funktsionaalset koormust. Seetõttu surevad neis olevad närvirakud sageli, mis tähendab, et neid tuleb uuendada.
Selleks, et mõista, millised tingimused mõjutavad hipokampuse ja haistmissibula neurogeneesi, ehitas professor Gage Salki ülikoolist (USA) miniatuurse linna. Hiired mängisid seal, tegelesid kehalise kasvatusega, otsisid labürintidest väljapääsu. Selgus, et "linna" hiirtel tekkis uusi neuroneid palju rohkem kui nende passiivsetel sugulastel, kes olid vivaariumis rutiinses elus.
Tüvirakke saab ajust eemaldada ja siirdada närvisüsteemi teise ossa, kus neist saavad neuronid. Professor Gage ja tema kolleegid viisid läbi mitu sarnast katset, millest kõige muljetavaldavam oli järgmine. Tüvirakke sisaldav ajukoe tükk siirdati roti silma hävitatud võrkkesta. (Silma valgustundlik sisesein on "närviline" päritolu: see koosneb modifitseeritud neuronitest - vardadest ja koonustest. Kui valgustundlik kiht hävib, tekib pimedus.) Siirdatud aju tüvirakud muutusid võrkkesta neuroniteks, nende protsessid jõudsid nägemisnärvini ja rott sai taas nägemise! Pealegi ei toimunud aju tüvirakkude tervesse silma siirdamise käigus nendega mingeid transformatsioone. Tõenäoliselt tekib võrkkesta kahjustuse korral mõningaid aineid (näiteksnn kasvufaktorid), mis stimuleerivad neurogeneesi. Kuid selle nähtuse täpne mehhanism pole endiselt selge.
Teadlaste ees seisis ülesanne näidata, et neurogenees toimub mitte ainult närilistel, vaid ka inimestel. Selleks tegid teadlased professor Gage'i juhendamisel hiljuti sensatsioonilist tööd. Ühes Ameerika onkoloogiakliinikus võttis rühm ravimatuid pahaloomulisi kasvajaid kemoterapeutilist ravimit bromodiooksuridiini. Sellel ainel on oluline omadus - võime akumuleeruda erinevate elundite ja kudede jagunevates rakkudes. Bromodiooksuridiin integreeritakse emaraku DNA-sse ja hoitakse tütarrakkudes pärast ema rakkude jagunemist. Patoloogilised uuringud on näidanud, et bromodiooksuridiini sisaldavaid neuroneid leidub peaaegu kõigis ajuosades, sealhulgas ajukoores. Nii et need neuronid olid uued rakud, mis tekkisid tüvirakkude jagunemisel. Leid kinnitas tingimusteta, et neurogeneesi protsess toimub ka täiskasvanutel. Kuid kui närilistel toimub neurogenees ainult hipokampuses, siis inimestel on tõenäoline, et see võib haarata ulatuslikumaid ajupiirkondi, sealhulgas ajukooret.
Hiljutised uuringud on näidanud, et täiskasvanu ajus saab uusi neuroneid moodustada mitte ainult neuronaalsetest tüvirakkudest, vaid ka vere tüvirakkudest. Selle nähtuse avastamine põhjustas teadusmaailmas eufooriat. 2003. aasta oktoobris ilmunud ajakirja "Nature" väljaanne jahutas entusiastlikke mõtteid paljuski. Selgus, et vere tüvirakud tungivad tõepoolest ajju, kuid need ei muutu neuroniteks, vaid ühinevad nendega, moodustades kahetuumalised rakud. Siis hävitatakse neuroni "vana" tuum ja see asendatakse vere tüviraku "uue" tuumaga. Roti kehas ühinevad vere tüvirakud peamiselt väikeaju hiidrakkudega - Purkinje rakkudega, ehkki seda juhtub üsna harva: kogu väikeajust võib leida ainult üksikuid ühendatud rakke. Neuronite intensiivsem liitmine toimub maksas ja südamelihases. Siiani pole selge, mis on selles füsioloogiline tähendus. Üks hüpotees on, et vere tüvirakud kannavad endas uut geneetilist materjali, mis "vanasse" väikeaju rakku sisenedes pikendab selle eluiga.
Niisiis, tüvirakkudest võivad tekkida uued neuronid isegi täiskasvanu ajus. Seda nähtust kasutatakse juba laialdaselt erinevate neurodegeneratiivsete haiguste (haigused, millega kaasneb neuronite surm ajus) raviks. Tüvirakkude preparaadid siirdamiseks saadakse kahel viisil. Esimene on neuronaalsete tüvirakkude kasutamine, mis paiknevad aju vatsakeste ümber nii embrüos kui ka täiskasvanus. Teine lähenemisviis on embrüonaalsete tüvirakkude kasutamine. Need rakud paiknevad raku sisemassis embrüo moodustumise varases staadiumis. Nad on võimelised muunduma peaaegu igaks keharakuks. Embrüo rakkudega töötamise suurim väljakutse on panna need transformeeruma neuroniteks. Uued tehnoloogiad võimaldavad seda teha.
Mõnes Ameerika Ühendriikide haiglas on juba moodustatud embrüo koest pärinevate neuronaalsete tüvirakkude "raamatukogud" ja neid siirdatakse patsientidele. Esimesed siirdamiskatsed annavad positiivseid tulemusi, kuigi tänapäeval ei suuda arstid lahendada selliste siirdamiste põhiprobleemi: tüvirakkude ohjeldamatu paljunemine viib 30–40% juhtudest pahaloomuliste kasvajate tekkeni. Siiani pole selle kõrvalmõju vältimiseks leitud ühtegi lähenemist. Vaatamata sellele on tüvirakkude siirdamine kahtlemata üks peamisi lähenemisviise selliste neurodegeneratiivsete haiguste ravis nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi, mis on muutunud arenenud riikide nuhtluseks.
Närvikoe taastatakse igas vanuses, - kinnitas kuulus saksa neuroteadlane Göttingeni ülikooli professor Harold Huther. - 20-aastaselt on protsess intensiivne ja 70-aastaselt aeglaselt. Aga läheb.
Teadlane tõi näiteks Kanada kolleegide tähelepaneku eakatele nunnadele - 100 aastat või rohkem. Magnetresonantstomograafia näitas: nende aju on korras - seniilse dementsuse ilminguid pole.
Ja kogu see asi on professori arvates nende naiste eluviisides ja mõtlemises, kes sõna otseses mõttes taastavad oma aju struktuurid ja juhtivuse. Ja sarnane ime juhtub ka sellest, et nunnad on tagasihoidlikud, neil on stabiilsed ideed maailma ülesehitusest, aktiivne elupositsioon ja palvetamine, lootes inimesi paremaks muuta.
Huther selgitas, et närvirakkude peamine hävitaja on stress, mis pärsib ka aju taastumisvõimet. Ja sellele aitab kaasa harmoonia iseendaga. Ja seda soovitab professor selles osas: mõõta unenägusid tegelikkusega, osata oma elu korraldada ja mitte minna, nagu öeldakse, vooluga kaasa, mõista elu mõtet - vähemalt enda oma, omada tugevaid sotsiaalseid sidemeid - head suhted nii paljude inimestega inimesed - eriti lähedased.
Ja edasi. Huteri sõnul ei aita miski enam närvirakkude taastumist kui probleem, millele inimene on lahenduse leidnud. Ja et probleemid ei oleks liiga koormavad, soovitab professor midagi õppida. Isegi vanemas eas. Et elu maitse säiliks.
Närvirakkude taastumise kiirust mõõtsid Rootsi teadlased Karolinska instituudist. Selgus, et see võib päevas jõuda 700 uue neuronini.
Teadlasi aitasid … maapealsed tuumakatsetused, mis viidi läbi eelmise sajandi 50ndatel. Siis reostasid nad keskkonda tugevalt radioaktiivse isotoopiga - süsinik-14. Kuid selle tase langes pärast seda, kui 1963. aastal keelati aatomipommide õhkimine õhus.
Maapealseid tuumaplahvatusi tabanud inimeste närvirakud "imesid" isotoobi suurenenud kontsentratsioonis. See on kinnitatud DNA ahelatesse. Teadlased kasutasid seda elus kudede nn radiosüsiniku dateerimiseks. Süsinik-14 võimaldas määrata rakkude vanuse. Ja selgus, et need - närvirakud - ilmusid erinevatel aegadel. See tähendab, et koos vanadega sündisid uued.
Samamoodi on Toronto ülikooli kanadalased tõestanud, et südamelihasrakud on võimelised taastuma. 25-aastase mehe elav pump on võimeline tootma vastsündinud rakke kuni 1 protsendi aastas elundi kaalust. 75. eluaastaks langeb "tehase" tootlikkus 0,45 protsendile. Kuid see ei kao üldse.
Miks me peaaegu ei mäleta oma lapsepõlve?
Näib, et Kanada teadlased Toronto haigete laste haigla neurobioloogialaboris on aru saanud, miks enamik täiskasvanuid ei mäleta, mis nendega esimesel kolmel eluaastal juhtus.
"Asi pole selles, et lastel on halb mälestusi kujundada," ütleb uuringu üks autor Katherine Akers. Nad kujundavad väga hästi. Kui mu tütar oli 3-aastane, viisin ta loomaaeda. Ta rääkis üksikasjalikult kõigest, mida nägi. Nüüd on ta 5-aastane - ta ei mäleta üldse, et oleks loomaaias olnud.
Katsed on näidanud, et vanad sündmused kustutatakse mälust. Kustutatakse uute ajurakkude sünni ajal.
Joomine ja targemaks saamine?
Samad Rootsi teadlased jõudsid jahmatava järelduseni. Kui uskuda nende hiljutiste uuringute skandaalseid tulemusi, kasvavad regulaarsest joomisest ka uued närvirakud. Nad kasvavad mitte kusagil, vaid ka peas - tundub, et alkohoolikute keha kõige haavatavam osa.
Kuid teadlased häirivad, kõik pole nii pilvine. Koos rakkudega kasvab ka iha alkoholi järele. Rootsi katsetes rikastati hiiri, nimelt neid kasteti, tõepoolest närvirakkudega. Kuid samal ajal hakkasid nad veele eelistama. Uuringute juhi professor Stefan Brini sõnul seletab see asjaolu, et inimesed saavad mõõdukalt alkoholitarbimiselt üsna kiiresti üle minna piiramatule joomisele.
