W przeciwieństwie do większości komórek w organizmie człowieka, komórki neuronalne towarzyszą nam przez całe życie. Dlatego właśnie neurogeneza zachodząca na etapie rozwoju jest tak krytycznie ważna. Komórki te ulegają jednak efektom starzenia. Przez dziesięciolecia świat nauki uważał, że gdy osiągamy dojrzałość, nie tworzymy nowych neuronów, jedynie je tracimy. Na szczęście, jest to mit.
NEUROGENEZA
Neuroplastyczność jest terminem, który odnosi się do długotrwałych zmian, które mózg przechodzi przez całe życie. Niczym plastelina, mózg może być ukształtowany na miliard różnych form, dając każdej osobie jej indywidualny zbiór cech. Istnieją pewne funkcje mózgu, które są bardziej podatne na zmiany, oraz istnieją przedziały czasowe w naszym życiu, w których plastyczność również jest wyższa.
Białko zwane neutroficznym-czynnikiem-pochodzenia-mózgowego (BDNF) spełnia kluczową rolę na początku naszego życia i sprzyja rozwojowi nowych neuronów, tworzenie nowych synaps, aby komórki neuronalne mogły porozumiewać się ze sobą nawzajem. Aktywność tego białka jest najwyższa w okresie kształtowania się mózgu i jego dużej neuroplastyczności. Te krytyczne dla rozwoju okresy są powodem, przez które dzieci, jeśli nie dostaną odpowiednich bodźców, mogą być w pewien sposób potem niepełnosprawne. Na przykład, aby mówiły, muszą słyszeć mowę. Jeśli dziecko nie dostanie odpowiedniego rodzaju stymulacji, jego komórki nie zorganizują się w taki sposób, aby móc przetworzyć informacje w późniejszym życiu. Ale rola białka BDNF nie kończy się wcale gdy osiągamy dorosłość. Nawet w wieku dorosłym hodujemy nowe neurony, jak w obszarze odpowiedzialnym za pamięć długoterminową. Teoria, że około 20 roku życia kończymy tworzyć nowe komórki mózgowe, to mit.
Zauważyć należy, że neurogeneza nie zachodzi w całym mózgu – i bardzo dobrze, gdyż miałoby to katastrofalne skutki. U dorosłych osób neurogeneza zachodzi w 2 obszarach – tym odpowiedzialnym za tworzenie wspomnień i obszarze odpowiedzialnych za planowanie działań, motywowaniu i podejmowaniu decyzji.
Pierwsze dowody, że w wieku dorosłym tworzymy nowe neurony, powstały w latach 80, kiedy naukowcy wykonali badania na kanarkach, które są ptasimi analogami pamięci człowieka. Zauważono, że w hipokampie tych ptaków wytwarzają się nowe neurony, pomimo dojrzałości, gdy te słuchały i uczyły się nowych piosenek. Po tym badaniu znaleziono analogiczne procesy u ssaków spokrewnionych genetycznie z ludźmi. Następne badania na gryzoniach wykazały, że prędkość neurogenezy może być zmienna i im bardziej bogate bodźce, tym intensywniej zachodzi proces. Dla przykładu – w badaniu, w którym szczury miały do wykonania dużo ćwiczeń na kole, prędkość ich neurogenezy była dwukrotnie wyższa, niż w grupie kontrolnej, która nie wykonywały ćwiczeń. Lecz neurony, poza wzrostem, muszą jeszcze przetrwać. Te gryzonie, które otrzymały następnie szansę nauki nowych umiejętności miały wyższą przeżywalność nowych komórek w porównaniu z grupą kontrolną, u której zaszła neurogeneza, ale nie dano im okazji uczenia się kolejnych umiejętności. Nowe neurony muszą zostać zintegrowane z dorosłymi komórkami mózgu, a nie dzieje się tak, jeśli nie poddaje się mózgu odpowiednim ćwiczeniom.
Na początku XXI wieku przeprowadzono badania na ludziach, w celu potwierdzenia doniesień wynikających z badań na gryzoniach. Pozostały jednak wciąż pewne pytania – jaką rolę neurogeneza ogrywa w ludzkim mózgu, jakie czynniki wpływają na jej tempo i czy możemy za jej pomocą leczyć choroby. W 2013 roku powstało badanie, które wykazało, że neurogeneza ma inny przebieg u gryzoni i ludzi. Zarówno ludzie, jak i gryzonie hodują nowe neurony w hipokampie. Inny obszar odpowiedzialny za neurogenezę, to strefa podkomorowa w komorze bocznej. U gryzoni te neurony wędrują do ośrodka odpowiedzialnego za węch, prawdopodobnie z racji, iż węch odgrywa u nich ogromne znaczenie. U ludzi zaś te komórki wędrują do obszaru mózgu zwanego prążkowiem, który odpowiada za koordynację ruchową oraz tzw. pamięć proceduralną, która jest ważna dla długoterminowego uczenia się zdolności motorycznych.
WPŁYW NA NEUROGENEZĘ
Istnieje związek pomiędzy BDNF i neurogenezą w wieku dojrzałym. Można wpływać na ilość białek BDNF i tym samym wzrost nowych neuronów, a sposobem na to jest ćwiczenie. Kilka badań wykazało, że regularne ćwiczenia mogą prowadzić do 3-krotnego wzrostu poziomów BDNF. Różnice w aktywności BDNF widać już po jednej sesji ćwiczeniowej.
Podczas gdy ćwiczenia mogą zwiększyć neurogenezę dorosłych osób, stres może ją upośledzić. W zwierzęcych modelach depresji neurogeneza ulegała obniżeniu poniżej wartości wyjściowych, gdy te poddane były stresowi. U tych samych zwierząt po podaniu leków antydepresyjnych neurogeneza wracała do wartości początkowej.
Istnieją przypadki, gdzie u ludzi doszło do zwiększenia objętości określonych obszarów mózgu dzięki nauce nowych umiejętności, lecz nie przez tworzenie nowych neuronów, a zwiększenie ilości połączeń pomiędzy nimi. Przykładem jest trening muzyczny, który może zwiększać objętość mózgu poprzez wzrost części mózgu zaangażowanych w tę aktywność.
STARZENIE SIĘ
W miarę starzenia się spędzamy mniej czasu na nauce nowych rzeczy, angażując coraz mniej mózg. Biorąc pod uwagę, że wysiłek ten jest korzystny dla naszych funkcji poznawczych i struktur mózgu w wymierny sposób wybór stylu życia odgrywa znaczącą rolę w tym, jak efektywnie będzie pracował mózg wraz ze starzeniem się. Ćwiczenia umysłowe mogą powstrzymać proces związany z wiekiem dążący do upośledzenia umysłowego w postaci np. demencji.
Ref:
1. A Barnea, F Nottebohm. Seasonal recruitment of hippocampal neurons in adult free-ranging black-capped chickadees. Proc Natl Acad Sci U S A. 1994 Nov 8; 91(23): 11217–11221.
2. Deng W, Aimone JB, Gage FH. New neurons and new memories: how does adult hippocampal neurogenesis affect learning and memory? Nat Rev Neurosci. 2010 May;11(5):339-50. doi: 10.1038/nrn2822. Epub 2010 Mar 31.
3. DEVIN K. BINDER, HELEN E. SCHARFMAN. Brain-derived Neurotrophic Factor. Growth Factors. 2004 Sep; 22(3): 123–131.
