Sicherlich haben Sie oft die Aussage gehört: "Nervenzellen erholen sich nicht." Dieses populäre Missverständnis wurde jedoch kürzlich von Wissenschaftlern widerlegt.
Am 15. Oktober 1999 veröffentlichte die Zeitschrift Science eine Studie von Elizabeth Gould und Charles Gross, Mitarbeiter des Instituts für Psychologie an der Princeton University. Es zeigte sich, dass das große Primatenhirn im Laufe seines Lebens täglich mehrere tausend neue Neuronen produziert. Dieser Prozess wurde als Neurogenese bezeichnet. Im selben Jahr wurde entdeckt, dass die Neurogenese auch im menschlichen Gehirn durchgeführt wird. Der Prozess selbst wurde jedoch noch früher entdeckt.
1965 entdeckte der Wissenschaftler Dzhokhev Altman es im Hippocampus (Teil des Gehirns) einer Ratte, und 15 Jahre später entdeckte es ein Mitarbeiter der Rockefeller-Universität Fernando Notteb auf Kanarienvögeln. Laut Nottebas Entdeckung bilden Singvögel Nervenzellen im "Stimmzentrum" ihres Gehirns.
Trotz der Tatsache, dass Nervenzellen wiederhergestellt werden, ist es nicht unangebracht, sich um Neuronen zu kümmern, da sie, wie Sie wissen, häufig unter Bedingungen starken Stresses, mit Verletzungen, Vergiftungen usw. sterben. Die Funktion toter Nervenzellen wird jedoch von lebenden Zellen übernommen … Eine gesunde Nervenzelle kann also bis zu neun Tote ersetzen.
Der beliebte Ausdruck "Nervenzellen erholen sich nicht" wird von jeder Kindheit an als unveränderliche Wahrheit wahrgenommen. Dieses Axiom ist jedoch nichts anderes als ein Mythos, und neue wissenschaftliche Daten widerlegen es.
Die Natur bietet dem sich entwickelnden Gehirn einen sehr hohen Sicherheitsspielraum: Während der Embryogenese wird ein großer Überschuss an Neuronen gebildet. Fast 70% von ihnen sterben, bevor das Kind geboren wird. Das menschliche Gehirn verliert nach der Geburt während des gesamten Lebens weiterhin Neuronen. Dieser Zelltod ist genetisch programmiert. Natürlich sterben nicht nur Neuronen, sondern auch andere Körperzellen. Nur alle anderen Gewebe haben eine hohe Regenerationskapazität, dh ihre Zellen teilen sich und ersetzen die Toten. Der Regenerationsprozess ist am aktivsten in Epithelzellen und hämatopoetischen Organen (rotes Knochenmark). Es gibt jedoch Zellen, in denen die Gene, die für die Fortpflanzung durch Teilung verantwortlich sind, blockiert sind. Zu diesen Zellen gehören neben Neuronen auch Herzmuskelzellen. Wie schaffen es Menschen, die Intelligenz bis ins hohe Alter aufrechtzuerhalten?wenn Nervenzellen sterben und nicht erneuert werden?
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Eine der möglichen Erklärungen: Nicht alle Neuronen „arbeiten“gleichzeitig im Nervensystem, sondern nur 10% der Neuronen. Diese Tatsache wird oft in der populären und sogar wissenschaftlichen Literatur zitiert. Ich musste diese Aussage wiederholt mit meinen in- und ausländischen Kollegen besprechen. Und keiner von ihnen versteht, woher diese Figur kam. Jede Zelle lebt und "arbeitet" gleichzeitig. In jedem Neuron finden ständig Stoffwechselprozesse statt, Proteine werden synthetisiert, Nervenimpulse erzeugt und übertragen. Lassen wir daher die Hypothese "ruhender" Neuronen hinter uns und wenden uns einer der Eigenschaften des Nervensystems zu, nämlich seiner außergewöhnlichen Plastizität.
Die Bedeutung von Plastizität ist, dass die Funktionen toter Nervenzellen von ihren überlebenden „Kollegen“übernommen werden, die an Größe zunehmen und neue Verbindungen bilden, um die verlorenen Funktionen auszugleichen. Die hohe, aber nicht unbegrenzte Effizienz einer solchen Kompensation kann am Beispiel der Parkinson-Krankheit veranschaulicht werden, bei der Neuronen allmählich absterben. Es stellt sich heraus, dass die klinischen Symptome der Krankheit (Zittern der Gliedmaßen, Einschränkung der Mobilität, unstetiger Gang, Demenz) erst dann auftreten, wenn etwa 90% der Neuronen im Gehirn sterben, dh die Person sieht praktisch gesund aus. Dies bedeutet, dass eine lebende Nervenzelle neun Tote ersetzen kann.
Die Plastizität des Nervensystems ist jedoch nicht der einzige Mechanismus, der die Erhaltung der Intelligenz bis ins hohe Alter ermöglicht. Die Natur hat auch einen Rückfall - das Entstehen neuer Nervenzellen im Gehirn erwachsener Säugetiere oder die Neurogenese.
Der erste Bericht über die Neurogenese erschien 1962 in der renommierten Fachzeitschrift Science. Der Artikel hatte den Titel "Bilden sich neue Neuronen im Gehirn erwachsener Säugetiere?" Sein Autor, Professor Joseph Altman von der Purdue University (USA), zerstörte mit Hilfe eines elektrischen Stroms eine der Strukturen des Gehirns der Ratte (den lateralen Genikularkörper) und injizierte dort eine radioaktive Substanz, die in die neu entstehenden Zellen eindringt. Einige Monate später entdeckte der Wissenschaftler neue radioaktive Neuronen im Thalamus (Teil des Vorderhirns) und in der Großhirnrinde. In den nächsten sieben Jahren veröffentlichte Altman mehrere weitere Studien, die die Existenz von Neurogenese im Gehirn erwachsener Säugetiere belegen. In den 1960er Jahren sorgte seine Arbeit jedoch nur bei den Neurowissenschaftlern für Skepsis, ihre Entwicklung folgte nicht.
Und nur zwanzig Jahre später wurde die Neurogenese "wiederentdeckt", aber bereits im Gehirn von Vögeln. Viele Singvogelforscher haben festgestellt, dass der männliche Kanarienvogel Serinus canaria während jeder Paarungszeit ein Lied mit neuen "Knien" singt. Außerdem nimmt er keine neuen Triller von seinen Brüdern an, da die Songs isoliert aktualisiert wurden. Wissenschaftler begannen, das Hauptstimmzentrum von Vögeln, das sich in einem speziellen Bereich des Gehirns befindet, im Detail zu untersuchen, und stellten fest, dass am Ende der Paarungszeit (auf Kanarienvögeln im August und Januar) ein erheblicher Teil der Neuronen des Stimmzentrums starb, wahrscheinlich aufgrund einer übermäßigen Funktionsbelastung … Mitte der 1980er Jahre gelang es Professor Fernando Notteboom von der Rockefeller University (USA) zu zeigendass bei erwachsenen männlichen Kanarienvögeln der Prozess der Neurogenese ständig im Stimmzentrum stattfindet, die Anzahl der gebildeten Neuronen jedoch saisonalen Schwankungen unterliegt. Der Höhepunkt der Neurogenese auf Kanarienvögeln tritt im Oktober und März auf, dh zwei Monate nach der Paarungszeit. Deshalb wird die "Musikbibliothek" der Lieder des männlichen Kanarienvogels regelmäßig aktualisiert.
In den späten 1980er Jahren wurde die Neurogenese auch bei erwachsenen Amphibien im Labor des Leningrader Wissenschaftlers Professor A. L. Polenov entdeckt.
Woher kommen neue Neuronen, wenn sich Nervenzellen nicht teilen? Die Quelle für neue Neuronen sowohl bei Vögeln als auch bei Amphibien waren neuronale Stammzellen aus der Wand der Hirnventrikel. Während der Entwicklung des Embryos werden aus diesen Zellen die Zellen des Nervensystems gebildet: Neuronen und Gliazellen. Aber nicht alle Stammzellen verwandeln sich in Zellen des Nervensystems - einige von ihnen „verstecken“sich und warten in den Flügeln.
Es wurde gezeigt, dass neue Neuronen aus Stammzellen des adulten Organismus und in niederen Wirbeltieren entstehen. Es dauerte jedoch fast fünfzehn Jahre, um zu beweisen, dass ein ähnlicher Prozess im Nervensystem von Säugetieren abläuft.
Die Entwicklung der Neurowissenschaften in den frühen neunziger Jahren führte zur Entdeckung "neugeborener" Neuronen im Gehirn erwachsener Ratten und Mäuse. Sie wurden hauptsächlich in den evolutionär alten Teilen des Gehirns gefunden: den Riechkolben und dem Hippocampuscortex, die hauptsächlich für emotionales Verhalten, Stressreaktion und Regulation der sexuellen Funktionen von Säugetieren verantwortlich sind.
Genau wie bei Vögeln und niederen Wirbeltieren befinden sich bei Säugetieren neuronale Stammzellen in der Nähe der lateralen Ventrikel des Gehirns. Ihre Umwandlung in Neuronen ist sehr intensiv. Bei erwachsenen Ratten werden pro Monat etwa 250.000 Neuronen aus Stammzellen gebildet, die 3% aller Neuronen im Hippocampus ersetzen. Die Lebensdauer solcher Neuronen ist sehr hoch - bis zu 112 Tage. Neuronale Stammzellen legen einen langen Weg zurück (ca. 2 cm). Sie können auch zum Riechkolben wandern und sich dort in Neuronen verwandeln.
Die Riechkolben des Gehirns von Säugetieren sind für die Wahrnehmung und primäre Verarbeitung verschiedener Gerüche verantwortlich, einschließlich der Erkennung von Pheromonen - Substanzen, die in ihrer chemischen Zusammensetzung nahe an Sexualhormonen liegen. Das sexuelle Verhalten bei Nagetieren wird hauptsächlich durch die Produktion von Pheromonen reguliert. Der Hippocampus befindet sich unter den Gehirnhälften. Die Funktionen dieser komplexen Struktur sind mit der Bildung des Kurzzeitgedächtnisses, der Verwirklichung bestimmter Emotionen und der Beteiligung an der Bildung sexuellen Verhaltens verbunden. Das Vorhandensein einer konstanten Neurogenese im Riechkolben und im Hippocampus bei Ratten wird durch die Tatsache erklärt, dass diese Strukturen bei Nagetieren die Hauptfunktionslast tragen. Daher sterben Nervenzellen in ihnen häufig ab, was bedeutet, dass sie erneuert werden müssen.
Um zu verstehen, welche Bedingungen die Neurogenese im Hippocampus und im Riechkolben beeinflussen, baute Professor Gage von der Salk University (USA) eine Miniaturstadt. Die Mäuse spielten dort, machten Sportunterricht und suchten nach Ausgängen aus den Labyrinthen. Es stellte sich heraus, dass bei "städtischen" Mäusen in viel größerer Zahl neue Neuronen entstanden als bei ihren passiven Verwandten, die in einem Routineleben in einem Vivarium versunken waren.
Stammzellen können aus dem Gehirn entfernt und in einen anderen Teil des Nervensystems transplantiert werden, wo sie zu Neuronen werden. Professor Gage und seine Kollegen führten mehrere ähnliche Experimente durch, von denen das beeindruckendste das folgende war. Ein Abschnitt von Stammgewebe enthaltendem Hirngewebe wurde in die zerstörte Netzhaut eines Rattenauges transplantiert. (Die lichtempfindliche Innenwand des Auges hat einen "nervösen" Ursprung: Sie besteht aus modifizierten Neuronen - Stäbchen und Zapfen. Wenn die lichtempfindliche Schicht zerstört wird, setzt Blindheit ein.) Die transplantierten Hirnstammzellen verwandelten sich in Netzhautneuronen, ihre Prozesse erreichten den Sehnerv und die Ratte erlangte ihr Sehvermögen zurück! Darüber hinaus traten während der Transplantation von Hirnstammzellen in ein intaktes Auge keine Transformationen mit ihnen auf. Wenn die Netzhaut beschädigt ist, entstehen wahrscheinlich einige Substanzen (z. B.die sogenannten Wachstumsfaktoren), die die Neurogenese stimulieren. Der genaue Mechanismus dieses Phänomens ist jedoch noch nicht klar.
Die Wissenschaftler standen vor der Aufgabe zu zeigen, dass die Neurogenese nicht nur bei Nagetieren, sondern auch beim Menschen stattfindet. Zu diesem Zweck haben Forscher unter der Leitung von Professor Gage kürzlich sensationelle Arbeit geleistet. In einer der amerikanischen Onkologiekliniken nahm eine Gruppe von Patienten mit unheilbaren malignen Neoplasien das Chemotherapeutikum Bromdioxyuridin ein. Diese Substanz hat eine wichtige Eigenschaft - die Fähigkeit, sich in den sich teilenden Zellen verschiedener Organe und Gewebe anzusammeln. Bromdioxyuridin wird in die DNA der Mutterzelle eingebaut und nach der Teilung der Mutterzellen in Tochterzellen gespeichert. Pathologische Studien haben gezeigt, dass Neuronen, die Bromdioxyuridin enthalten, in fast allen Teilen des Gehirns, einschließlich der Großhirnrinde, gefunden werden. Diese Neuronen waren also neue Zellen, die aus der Stammzellteilung hervorgingen. Der Befund bestätigte bedingungslos, dass der Prozess der Neurogenese auch bei Erwachsenen auftritt. Wenn die Neurogenese bei Nagetieren jedoch nur im Hippocampus stattfindet, ist es beim Menschen wahrscheinlich, dass sie größere Bereiche des Gehirns, einschließlich der Großhirnrinde, erfassen kann.
Jüngste Studien haben gezeigt, dass neue Neuronen im erwachsenen Gehirn nicht nur aus neuronalen Stammzellen, sondern auch aus Blutstammzellen gebildet werden können. Die Entdeckung dieses Phänomens hat in der wissenschaftlichen Welt zu Euphorie geführt. Die Veröffentlichung in der Zeitschrift "Nature" im Oktober 2003 kühlte begeisterte Köpfe jedoch in vielerlei Hinsicht ab. Es stellte sich heraus, dass Blutstammzellen zwar das Gehirn durchdringen, sich aber nicht in Neuronen verwandeln, sondern mit ihnen verschmelzen und zweikernige Zellen bilden. Dann wird der "alte" Kern des Neurons zerstört und durch den "neuen" Kern der Blutstammzelle ersetzt. Im Körper der Ratte verschmelzen Blutstammzellen hauptsächlich mit den Riesenzellen des Kleinhirns - Purkinje-Zellen, obwohl dies ziemlich selten vorkommt: Nur wenige verschmolzene Zellen können im gesamten Kleinhirn gefunden werden. Eine intensivere Fusion von Neuronen findet in der Leber und im Herzmuskel statt. Es ist noch nicht klar, welche physiologische Bedeutung dies hat. Eine der Hypothesen ist, dass Blutstammzellen neues genetisches Material mit sich führen, das beim Eintritt in die "alte" Kleinhirnzelle deren Lebensdauer verlängert.
So können auch im erwachsenen Gehirn neue Neuronen aus Stammzellen entstehen. Dieses Phänomen wird bereits häufig zur Behandlung verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen (Erkrankungen, die mit dem Tod von Neuronen im Gehirn einhergehen) eingesetzt. Stammzellpräparate zur Transplantation werden auf zwei Arten erhalten. Das erste ist die Verwendung von neuronalen Stammzellen, die sich sowohl im Embryo als auch im Erwachsenen um die Ventrikel des Gehirns befinden. Der zweite Ansatz ist die Verwendung von embryonalen Stammzellen. Diese Zellen befinden sich in einem frühen Stadium der Embryonenbildung in der inneren Zellmasse. Sie können sich in fast jede Zelle im Körper verwandeln. Die größte Herausforderung bei der Arbeit mit embryonalen Zellen besteht darin, sie in Neuronen umzuwandeln. Neue Technologien machen dies möglich.
Einige Krankenhäuser in den Vereinigten Staaten haben bereits "Bibliotheken" von neuronalen Stammzellen gebildet, die aus embryonalen Geweben stammen und in Patienten transplantiert werden. Die ersten Transplantationsversuche führen zu positiven Ergebnissen, obwohl Ärzte heute das Hauptproblem solcher Transplantationen nicht lösen können: Die grassierende Vermehrung von Stammzellen in 30-40% der Fälle führt zur Bildung von bösartigen Tumoren. Bisher wurde kein Ansatz gefunden, um diese Nebenwirkung zu verhindern. Trotzdem wird die Stammzelltransplantation zweifellos einer der Hauptansätze bei der Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson sein, die zur Geißel der Industrieländer geworden sind.
Nervengewebe wird in jedem Alter wiederhergestellt - versicherte der berühmte deutsche Neurowissenschaftler Professor an der Universität Göttingen Harold Huther. - Mit 20 Jahren ist der Prozess intensiv und mit 70 Jahren langsam. Aber es geht.
Der Wissenschaftler führte als Beispiel die Beobachtung der kanadischen Kollegen älterer Nonnen an - 100 Jahre oder mehr. Die Magnetresonanztomographie zeigte: Ihr Gehirn ist in Ordnung - keine Manifestationen seniler Demenz.
Und das Ganze ist nach Meinung des Professors in der Lebensweise und im Denken dieser Frauen, die buchstäblich ihre Gehirnstrukturen und ihre Leitfähigkeit wiederherstellen. Und ein ähnliches Wunder geschieht aufgrund der Tatsache, dass die Nonnen bescheiden sind, stabile Vorstellungen über die Struktur der Welt haben, eine aktive Lebensposition haben und beten, in der Hoffnung, die Menschen zum Besseren zu verändern.
Huther erklärte, dass der Hauptzerstörer von Nervenzellen Stress ist, der auch die Regenerationsfähigkeit des Gehirns unterdrückt. Und Harmonie mit sich selbst trägt dazu bei. Und das rät der Professor in dieser Hinsicht: Träume mit der Realität zu messen, in der Lage zu sein, Ihr Leben zu organisieren und nicht, wie sie sagen, mit dem Fluss zu gehen, den Sinn des Lebens zu verstehen - zumindest Ihren eigenen, starke soziale Verbindungen zu haben - gute Beziehungen zu ebenso vielen Menschen - besonders enge.
Und weiter. Laut Huter hilft nichts mehr bei der Regeneration von Nervenzellen als ein Problem, für das eine Person eine Lösung gefunden hat. Und damit die Probleme nicht zu lästig werden, empfiehlt der Professor, etwas zu lernen. Auch im Alter. Den Geschmack fürs Leben bewahren.
Die Geschwindigkeit, mit der sich Nervenzellen regenerieren, wurde von schwedischen Wissenschaftlern des Karolinska-Instituts gemessen. Es stellte sich heraus, dass es 700 neue Neuronen pro Tag erreichen kann.
Den Forschern halfen … bodengestützte Atomtests, die in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts durchgeführt wurden. Dann verschmutzten sie die Umwelt stark mit einem radioaktiven Isotop - Kohlenstoff-14. Aber sein Niveau sank, nachdem die Detonation von Atombomben in der Atmosphäre 1963 verboten wurde.
Die Nervenzellen von Menschen, die nukleare Explosionen am Boden gefangen hatten, "saugten" das Isotop in erhöhter Konzentration. Es ist in die DNA-Stränge eingebettet. Wissenschaftler verwendeten es für die sogenannte Radiokarbondatierung lebender Gewebe. Kohlenstoff-14 ermöglichte es, das Alter der Zellen zu bestimmen. Und es stellte sich heraus, dass sie - Nervenzellen - zu unterschiedlichen Zeiten auftraten. Das heißt, zusammen mit den alten wurden neue geboren.
Ebenso haben Kanadier an der Universität von Toronto gezeigt, dass Herzmuskelzellen zur Regeneration fähig sind. Die lebende Pumpe eines 25-jährigen Mannes kann neugeborene Zellen in einer Menge von bis zu 1 Prozent pro Jahr des Organgewichts produzieren. Mit 75 Jahren sinkt die Produktivität der "Fabrik" auf 0,45 Prozent. Aber es verschwindet überhaupt nicht.
Warum erinnern wir uns kaum an unsere Kindheit?
Es scheint, dass kanadische Forscher des Neurobiology Laboratory des Krankenhauses für kranke Kinder in Toronto herausgefunden haben, warum sich die meisten Erwachsenen nicht daran erinnern, was ihnen in ihren ersten drei Lebensjahren passiert ist.
"Es ist nicht so, dass Kinder schlecht darin sind, Erinnerungen zu bilden", sagt Katherine Akers, eine der Autoren der Studie. Sie formen sehr gut. Als meine Tochter 3 Jahre alt war, brachte ich sie in den Zoo. Sie erzählte ausführlich über alles, was sie sah. Jetzt ist sie 5 Jahre alt - sie erinnert sich überhaupt nicht daran, dass sie im Zoo war.
Experimente haben gezeigt, dass alte Ereignisse aus dem Speicher gelöscht werden. Werden während der Geburt neuer Gehirnzellen gelöscht.
Trinken und schlauer werden?
Dieselben schwedischen Wissenschaftler kamen zu einem überraschenden Ergebnis. Wenn man den skandalösen Ergebnissen ihrer jüngsten Forschung Glauben schenken will, wachsen auch durch regelmäßiges Trinken neue Nervenzellen. Sie wachsen nicht nur irgendwo, sondern auch im Kopf - der anscheinend verletzlichste Teil des Körpers von Alkoholikern.
Wissenschaftler sind jedoch verärgert, nicht alles ist so wolkenlos. Mit den Zellen wächst auch das Verlangen nach Alkohol. In schwedischen Experimenten wurden Mäuse, nämlich sie wurden bewässert, tatsächlich mit Nervenzellen angereichert. Gleichzeitig zogen sie Wodka dem Wasser vor. Laut Professor Stephen Brin, dem Leiter der Forschung, erklärt dies die Tatsache, dass Menschen relativ schnell von moderatem Alkoholkonsum zu ungezügeltem Trinken übergehen können.
