Файл: 01 Нервная система 402 Нейронная доктрина.pdf

нейродегенерация
151
клеточного мусорного ведра. Уже накоплено немало подтверждений, что эти механизмы при нейродегенеративных заболеваниях перестают срабатывать, и, возможно, поэтому неправильно свернутые белки накапливаются, а не устраняются из нервной ткани.
Надвигающаяся эпидемия?
Надвигающаяся эпидемия?
Наследуемые мутации могут вызвать тяжелые ранние случаи нейродегенеративных расстройств, однако в большин- стве случаев возникают случайно, и величайший фактор риска здесь — возраст. К примеру, вероятность возникновения болезни Альцгеймера каждые пять лет после 65 удваивается, а после 85 лет достигает вероят- ности 50 %. Причины этого неясны, однако некоторые исследователи полагают, что нейродегенеративные заболевания — следствие ускорения нормального процесса старения.
Население Запада стареет — отчасти из-за резкого роста продолжительности жизни за прошедшее столетие, но в основном из-за низкого уровня рождае- мости. В результате более половины населения
Западной Европы и Северной Америки перевалило за 50. Этот показатель продолжит расти, когда поколение взрыва рождаемости («бэби-бума») в ближайшие десятилетия достигнет пенсионного возраста, что уже привело к прогнозам мощного увеличения числа людей, у которых есть все шансы на нейродегенеративные заболевания. Болезнью Альцгеймера, наиболее распространенным нейродегенеративным расстройством, сейчас в одной только Америке страдает около 4–5 миллионов человек, а в Великобритании — почти полмиллиона. По прогнозам эти цифры к 2050 году удвоятся, а то и утроятся.
В сухом остатке
Все нейродегенеративные
заболевания имеют
похожий патологический
механизм
‘
Вскрытие показало
изменения,
представляющие
наиболее серьезную
форму старческой
деменции —
специфические
глубоко окрашенные
фибриллярные
клубки
’
Эмиль Крепелин
(1856–1926), немецкий психиатр
Одно из первых описаний патологии Альцгеймера (1910).

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
152
свобода от догмы
Бо2льшую часть предыдущего столетия общепринято было
считать, что взрослый мозг новых клеток не производит. Это
мнение начало меняться в 1960-х годах благодаря исследова-
ниям, показавшим, что у некоторых биологических видов
млекопитающих клетки мозга производятся и всю взрослую
жизнь. Однако вопрос, распространяется ли это наблюдение
на людей, по-прежнему остается открытым.
38
Растущий мозг производит множество клеток, и этот процесс называ- ется нейрогенезом, однако долгое время считалось, что производство новых клеток происходит в период развития — и только. Когда-то это была ключевая догма нейробиологии, но в 1960-х годах в ней усомни- лись: серия экспериментов показала, что отдельные участки мозга крыс и мышей продолжают вырабатывать новые клетки и по заверше- нии периода развития. Этими исследованиями поначалу пренебрегли, однако последующее изучение певчих воробьиных, а затем обезьян подтвердило полученные результаты.
Открытие нейрогенеза взрослых часто считают важнейшим в совре- менной нейробиологии. Ныне широко распространена убежденность, что человеческий мозг производит новые клетки всю жизнь, — пред- ставление, перевернувшее наши взгляды на здоровый и хворый мозг.
И ученые, и широкая публика очарованы мыслью, что взрослый мозг может производить новые клетки: это дарит надежду на способность мозга чинить себя после травмы или болезни.
Изучение животных показывает, что физические и умственные упражнения могут подтолкнуть рост новых клеток мозга, и ныне счи - тается, что это применимо и к людям. Многие верят, что упражнения,
Нейрогенез
взрослых
1962
Первые данные о нейрогенезе у взрослых крыс
1980
Фернандо Ноттебом сообщает о нейрогенезе у взрослых певчих воробьиных
1992
Исследователи обнаруживают стволовые клетки в мозге взрослой мыши
1998
Фред Гейдж с коллегами находит подтверждения нейрогенеза взрослого человека

нейрогенез взрослых
153
стимулирующие нейрогенез, способны снизить риск связанного с возрас- том угасания умственных возможностей, равно как болезни Альцгеймера и депрессии. В наши дни это область интенсивных исследований, однако вопрос, производит ли взрослый мозг свежие клетки, по-прежнему вызывает ожесточенные споры.
От мышей…
От мышей…
Хотя зачин у темы нейрогенеза взрослых вышел нестрой- ный, теперь уже есть неопровержимые доказательства, что мозг грызунов содержит по меньшей мере две популяции стволовых клеток, сохраняющих способность производить новые нейроны на протяжении всей жизни особи, а новорожденные клетки выполняют важные функции (
см. также гл. 43
«Стволовые клетки мозга»).
Одна из этих общностей вырабатывает молодые нейроны, мигрирующие на короткие расстояния в гиппокамп. Там они встраиваются в существую- щие нейронные цепи и вносят свой вклад в обработку информации.
Исследователи применили методики генной инженерии и вывели мышей, неспособных к производству новых нейронов гиппокампа. Изучение этой разновидности мышей показывает: блокирование взрослого нейрогенеза
Созвучно временам года
Серия классических экспериментов, проведенных в 1980-х годах, показала: размер мозга у певчих воробьиных меняется по сезону.
Каждый год непосредственно перед брачным периодом область мозга самца канарейки, отвечающая за пение, производит новые клетки, что позволяет самцу выучивать новые мелодии для исполнения потенциальным подругам. По окон- чании брачного периода эти клетки отмирают, и участок мозга, отвечающий за пение, сжимается.
Этот цикл регенерации и дегенера- ции повторяется ежегодно, из-за чего размеры области мозга, отвечающей за пение, флуктуируют.
Наблюдение оказалось важным, поскольку на первые данные о нейрогенезе у взрослых крыс не обратили внимания. Изучение же мозга канареек привело к широкому признанию этого явления и развенчало устоявшуюся догму о том, что у взрослых позвоночных мозг не производит новых клеток.
1999
Элизабет Гулд с коллегами открывает нейрогенез в гиппокампе взрослых обезьян
2006
Йонасу Фрисену с коллегами не удается обнаружить нейрогенез в коре головного мозга взрослого человека
2007
Морис Кёртис с коллегами обнаруживают мигрирующие клетки во взрослом мозге человека
2012
Фрисену с коллегами не удается обнаружить новорожденные клетки в обонятельной луковице взрослого человека

154
свобода от догмы провоцирует тяжелые расстройства памяти — у животных возникали трудности с созданием новых воспоминаний, ориентационные навыки по сравнению с обычными особями оказались хуже.
Клетки, производимые другой областью мозга, перемещались на гораздо большие расстояния — к обонятельной луковице на самом переднем крае мозга, где они играют важную роль в обработке обонятельной информации.
С пресечением производства этих новых нейронов мыши теряют способность формировать новые воспоминания о запахах.
Эксперименты на животных также показали, что число новых клеток уменьшается с возрастом особи. Выяснилось, что образование новых клеток мозга поддерживают физические упражнения, равно как и помещение животных в удобные условия с большим количеством новых предметов, которые можно изучать и играть с ними. Другие данные указывают на то, что в мозге мыши есть стволовые клетки, начинающие делиться при повреждениях мозга, и получающиеся в результате незрелые нейроны далее мигрируют к месту травмы.
…До обезьян и людей
…До обезьян и людей
Можно ли эти сведения, добытые при изучении животных, распространить и на людей? — вот в чем вопрос. Частенько по умолчанию считается, что да, можно, но свидетельств о взрослом нейрогенезе человека кот наплакал. В 1980–1990-х годах несколько групп ученых искали новые клетки в мозге обезьян — уж они-то родственники человеку поближе грызунов. Эти исследования дали противоречивые результаты: одни ученые заявили, что обнаружили новорожденные нейро- ны в гиппокампе и коре, а другие ничего найти не смогли.
Работы по изучению взрослого нейрогенеза в человеческом мозге также противоречат друг другу. В 1998 году случился прорыв: ученые исследовали мозг пяти пациентов, умерших от рака, и обнаружили стволовые клетки в гиппокампе, способные, судя по всему, делиться и производить незрелые нейроны.
Отсюда сделали вывод, что гиппокамп человека, подобно мышиному, производит новые клетки всю жизнь. Важно, правда, отметить: исследова- ние никак не доказало, что эти новые клетки работоспособны.
С тех пор несколько групп исследователей выделили стволовые клетки из различных областей человеческого мозга и выявили, что те могут произво- дить незрелые клетки мозга, если выращивать их в чашках Петри. Еще одна
‘
С завершением разви-
тия источники роста
пересыхают необратимо.
У взрослого нервные
пути неизменны
’
Сантьяго Рамон-и-Кахаль
(1905)

нейрогенез взрослых
155
В сухом остатке
Вырабатывает ли
взрослый мозг
новые клетки?
работа, опубликованная в 2007 году, показала, что человеческий мозг содержит множество клеток, мигрирующих к обонятельной луковице, хотя воспроизвести этот результат пока не удалось. Разумеется, последующие работы подтвердили, что множество нейронов продолжает перемещаться к обонятельной луковице в мозге младенцев, однако мозг взрослого человека содержит гораздо меньше мигрирующих клеток — воз- можно, нисколько.
Итого результаты исследований подсказывают, что мозг человека продолжает вырабатывать множество новых клеток сразу после рождения, однако этот процесс быстро угасает. По всей вероятности, в мозге действительно присутствуют стволовые клетки, способные к размножению и до старости, однако важно понимать, что мы по-прежнему не знаем, вырабатываются ли новые клетки в достаточном количестве, чтобы иметь какое-либо функциональное значение. Словом, вопрос открыт.

СТРЕЛА ВРЕМЕНИ
156
свобода от догмы
Эпигенетика — мост между природой и породой: она показы-
вает, как окружающая среда влияет на гены. Она объясняет,
как жизненные переживания могут менять генную дея-
тельность без вмешательства в последовательность ДНК.
Эпигенетика имеет большое значение для понимания рабо-
ты мозга и дает надежду на новые методы лечения невроло-
гических расстройств.
39
Как так вышло, что нейроны совершенно не похожи на клетки кожи или легких, хотя и у тех, и у других, и у третьих одна и та же ДНК?
И почему однояйцевые близнецы ведут себя по-разному, хотя генети- ческий код у них один и тот же? Ответы нужно искать в эпигенетике — новой области знания, которая за последние десять лет уже радикаль- но перелицевала биологию.
Эпигенетика — изучение наследуемых изменений генетической активности, возникающих без модификации последовательности
ДНК. Она объясняет, как жизненный опыт и окружающая среда влияют на активность генов, а возникающие изменения могут быть пе- реданы следующему поколению. Наши эпигенетические знания все еще в зачаточной стадии, однако мы уже понимаем, что этот аспект влияет практически на все стороны деятельности мозга.
Ламарк против Дарвина
Ламарк против Дарвина
Около 200 лет назад Жан-Батист
Ламарк выдвинул теорию происхождения жизни на Земле. Он считал, что организмы приспосабливаются к окружающей среде и эти изменения передаются по наследству. Шея жирафа, например, постепенно удлинялась — животное пыталось достать более высокие
Эпигенетика
1801
Жан-Батист Ламарк выдвигает теорию наследования приобретенных признаков
1859
Издание книги
Чарлза Дарвина
«О происхождении видов»
1866
Грегор Мендель публикует работу о наследовании у растений
1942
Конрад Уоддингтон предлагает термин
«эпигенетика»