Содержание
НЕРВНЫЕ КЛЕТКИ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ | Наука и жизнь
Крылатое выражение «Нервные клетки не восстанавливаются» все с детства воспринимают как непреложную истину. Однако эта аксиома — не более чем миф, и новые научные данные его опровергают.
Схематическое изображение нервной клетки, или нейрона, которая состоит из тела с ядром, одного аксона и нескольких дендритов.
Нейроны отличаются друг от друга по размеру, разветвленности дендритов и длине аксонов.
Понятие ‘глии’ включает все клетки нервной ткани, не являющиеся нейронами.
Нейроны генетически запрограммированы на миграцию в тот или иной отдел нервной системы, где с помощью отростков они устанавливают связи с другими нервными клетками.
Погибшие нервные клетки уничтожаются макрофагами, попадающими в нервную систему из крови.
Этапы образования нервной трубки в зародыше человека.
‹
›
Открыть в полном размере
Природа закладывает в развивающийся мозг очень высокий запас прочности: при эмбриогенезе образуется большой избыток нейронов.
Почти 70% из них гибнут еще до рождения ребенка. Человеческий мозг продолжает терять нейроны и после рождения, на протяжении всей жизни. Такая гибель клеток генетически запрограммирована. Конечно же погибают не только нейроны, но и другие клетки организма. Только все остальные ткани обладают высокой регенерационной способностью, то есть их клетки делятся, замещая погибшие. Наиболее активно процесс регенерации идет в клетках эпителия и кроветворных органах (красный костный мозг). Но есть клетки, в которых гены, отвечающие за размножение делением, заблокированы. Помимо нейронов к таким клеткам относятся клетки сердечной мышцы. Как же люди умудряются сохранить интеллект до весьма преклонных лет, если нервные клетки погибают и не обновляются?
Одно из возможных объяснений: в нервной системе одновременно «работают» не все, а только 10% нейронов. Этот факт часто приводится в популярной и даже научной литературе. Мне неоднократно приходилось обсуждать данное утверждение со своими отечественными и зарубежными коллегами.
И никто из них не понимает, откуда взялась такая цифра. Любая клетка одновременно и живет и «работает». В каждом нейроне все время происходят обменные процессы, синтезируются белки, генерируются и передаются нервные импульсы. Поэтому, оставив гипотезу об «отдыхающих» нейронах, обратимся к одному из свойств нервной системы, а именно — к ее исключительной пластичности.
Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных клеток берут на себя их оставшиеся в живых «коллеги», которые увеличиваются в размерах и формируют новые связи, компенсируя утраченные функции. Высокую, но не беспредельную эффективность подобной компенсации можно проиллюстрировать на примере болезни Паркинсона, при которой происходит постепенное отмирание нейронов. Оказывается, пока в головном мозге не погибнет около 90% нейронов, клинические симптомы заболевания (дрожание конечностей, ограничение подвижности, неустойчивая походка, слабоумие) не проявляются, то есть человек выглядит практически здоровым. Значит, одна живая нервная клетка может заменить девять погибших.
Но пластичность нервной системы — не единственный механизм, позволяющий сохранить интеллект до глубокой старости. У природы имеется и запасной вариант — возникновение новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих, или нейрогенез.
Первое сообщение о нейрогенезе появилось в 1962 году в престижном научном журнале «Science». Статья называлась «Формируются ли новые нейроны в мозге взрослых млекопитающих?». Ее автор, профессор Жозеф Олтман из Университета Пердью (США) с помощью электрического тока разрушил одну из структур мозга крысы (латеральное коленчатое тело) и ввел туда радиоактивное вещество, проникающее во вновь возникающие клетки. Через несколько месяцев ученый обнаружил новые радиоактивные нейроны в таламусе (участок переднего мозга) и коре головного мозга. В течение последующих семи лет Олтман опубликовал еще несколько работ, доказывающих существование нейрогенеза в мозге взрослых млекопитающих. Однако тогда, в 1960-е годы, его работы вызывали у нейробиологов лишь скепсис, их развития не последовало.
И только спустя двадцать лет нейрогенез был вновь «открыт», но уже в головном мозге птиц. Многие исследователи певчих птиц обращали внимание на то, что в течение каждого брачного сезона самец канарейки Serinus canaria исполняет песню с новыми «коленами». Причем новые трели он не перенимает у собратьев, поскольку песни обновлялись и в условиях изоляции. Ученые стали детально изучать главный вокальный центр птиц, расположенный в специальном отделе головного мозга, и обнаружили, что в конце брачного сезона (у канареек он приходится на август и январь) значительная часть нейронов вокального центра погибала, — вероятно, из-за избыточной функциональной нагрузки. В середине 1980-х годов профессору Фернандо Ноттебуму из Рокфеллеровского университета (США) удалось показать, что у взрослых самцов канареек процесс нейрогенеза происходит в вокальном центре постоянно, но количество образующихся нейронов подвержено сезонным колебаниям. Пик нейрогенеза у канареек приходится на октябрь и март, то есть через два месяца после брачных сезонов.
Вот почему «фонотека» песен самца канарейки регулярно обновляется.
В конце 1980-х годов нейрогенез был также обнаружен у взрослых амфибий в лаборатории ленинградского ученого профессора А. Л. Поленова.
Откуда берутся новые нейроны, если нервные клетки не делятся? Источником новых нейронов и у птиц, и у амфибий оказались нейрональные стволовые клетки стенки желудочков мозга. Во время развития зародыша именно из этих клеток образуются клетки нервной системы: нейроны и клетки глии. Но не все стволовые клетки превращаются в клетки нервной системы — часть из них «затаивается» и ждет своего часа.
Как было показано, новые нейроны появляются из стволовых клеток взрослого организма и у низших позвоночных. Однако потребовалось почти пятнадцать лет, чтобы доказать, что аналогичный процесс происходит и в нервной системе млекопитающих.
Развитие нейробиологии в начале 1990-х годов привело к обнаружению «новорожденных» нейронов в головном мозге взрослых крыс и мышей.
Их находили большей частью в эволюционно древних отделах головного мозга: обонятельных луковицах и коре гиппокампа, которые отвечают главным образом за эмоциональное поведение, реакцию на стресс и регуляцию половых функций млекопитающих.
Так же, как у птиц и низших позвоночных, у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение в нейроны идет очень интенсивно. У взрослых крыс за месяц из стволовых клеток образуется около 250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа. Продолжительность жизни таких нейронов очень высока — до 112 дней. Стволовые нейрональные клетки преодолевают длинный путь (около 2 см). Они также способны мигрировать в обонятельную луковицу, превращаясь там в нейроны.
Обонятельные луковицы головного мозга млекопитающих отвечают за восприятие и первичную обработку различных запахов, включая и распознавание феромонов — веществ, которые по своему химическому составу близки к половым гормонам.
Сексуальное поведение у грызунов регулируется в первую очередь выработкой феромонов. Гиппокамп же расположен под полушариями мозга. Функции этой сложноорганизованной структуры связаны с формированием краткосрочной памяти, реализацией некоторых эмоций и участием в формировании полового поведения. Наличие у крыс постоянного нейрогенеза в обонятельной луковице и гиппокампе объясняется тем, что у грызунов эти структуры несут основную функциональную нагрузку. Поэтому нервные клетки в них часто гибнут, а значит, их необходимо обновлять.
Для того чтобы понять, какие условия влияют на нейрогенез в гиппокампе и обонятельной луковице, профессор Гейдж из Университета Салка (США) построил миниатюрный город. Мыши там играли, занимались физкультурой, отыскивали выходы из лабиринтов. Оказалось, что у «городских» мышей новые нейроны возникали в гораздо большем количестве, чем у их пассивных сородичей, погрязших в рутинной жизни в виварии.
Cтволовые клетки можно извлечь из мозга и пересадить в другой участок нервной системы, где они превратятся в нейроны.
Профессор Гейдж с коллегами провел несколько подобных экспериментов, наиболее впечатляющим среди которых был следующий. Участок мозговой ткани, содержащий стволовые клетки, пересадили в разрушенную сетчатку глаза крысы. (Светочувствительная внутренняя стенка глаза имеет «нервное» происхождение: состоит из видоизмененных нейронов — палочек и колбочек. Когда светочувствительный слой разрушается, наступает слепота.) Пересаженные стволовые клетки мозга превратились в нейроны сетчатки, их отростки достигли зрительного нерва, и крыса прозрела! Причем при пересадке стволовых клеток мозга в неповрежденный глаз никаких превращений с ними не происходило . Вероятно, при повреждении сетчатки глаза вырабатываются какие-то вещества (например, так называемые факторы роста), которые стимулируют нейрогенез. Однако точный механизм этого явления до сих пор не ясен.
Перед учеными встала задача показать, что нейрогенез идет не только у грызунов, но и у человека. Для этого исследователи под руководством профессора Гейджа недавно выполнили сенсационную работу.
В одной из американских онкологических клиник группа больных, имеющих неизлечимые злокачественные новообразования, принимала химиотерапевтический препарат бромдиоксиуридин. У этого вещества есть важное свойство — способность накапливаться в делящихся клетках различных органов и тканей. Бромдиоксиуридин включается в ДНК материнской клетки и сохраняется в дочерних клетках после деления материнской. Патологоанатомическое исследование показало, что нейроны, содержащие бромдиоксиуридин, обнаруживаются практически во всех отделах мозга, включая кору больших полушарий. Значит, эти нейроны были новыми клетками, возникшими при делении стволовых клеток. Находка безоговорочно подтвердила, что процесс нейрогенеза происходит и у взрослых людей. Но если у грызунов нейрогенез идет только в гиппокампе, то у человека, вероятно, он может захватывать более обширные зоны головного мозга, включая кору больших полушарий. Недавно проведенные исследования показали, что новые нейроны во взрослом мозге могут образовываться не только из нейрональных стволовых, но из стволовых клеток крови.
Открытие этого феномена вызвало в научном мире эйфорию. Однако публикация в журнале «Nature» за октябрь 2003 года во многом остудила восторженные умы. Оказалось, что стволовые клетки крови действительно проникают в мозг, но они не превращаются в нейроны, а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем «старое» ядро нейрона разрушается, а его замещает «новое» ядро стволовой клетки крови. В организме крысы стволовые клетки крови в основном сливаются с гигантскими клетками мозжечка — клетками Пуркинье, правда, происходит это довольно редко: во всем мозжечке можно обнаружить лишь несколько слившихся клеток. Более интенсивное слияние нейронов происходит в печени и сердечной мышце. Пока совершенно непонятно, какой в этом физиологический смысл. Одна из гипотез заключается в том, что стволовые клетки крови несут с собой новый генетический материал, который, попадая в «старую» клетку мозжечка, продлевает ей жизнь.
Итак, новые нейроны могут возникать из стволовых клеток даже в мозге взрослого человека.
Этот феномен уже достаточно широко применяется для лечения различных нейродегенеративных заболеваний (заболеваний, сопровождающихся гибелью нейронов головного мозга). Препараты стволовых клеток для трансплантации получают двумя способами. Первый — это использование нейрональных стволовых клеток, которые и у эмбриона, и у взрослого человека располагаются вокруг желудочков головного мозга. Второй подход — использование эмбриональных стволовых клеток. Эти клетки располагаются во внутренней клеточной массе на ранней стадии формирования зародыша. Они способны превращаться практически в любые клетки организма. Наибольшая сложность в работе с эмбриональными клетками — заставить их трансформироваться в нейроны. Новые технологии позволяют сделать это.
В некоторых лечебных учреждениях в США уже сформированы «библиотеки» нейрональных
стволовых клеток, полученных из зародышевой ткани, и проводятся
их пересадки пациентам. Первые попытки трансплантации дают положительные результаты,
хотя на сегодняшний день врачи не могут разрешить основную проблему подобных
пересадок: безудержное размножение стволовых клеток в 30-40% случаев приводит
к образованию злокачественных опухолей.
Пока не найдено подхода к предотвращению
подобного побочного эффекта. Но, несмотря на это, трансплантация стволовых клеток,
несомненно, будет одним из главных подходов в терапии таких нейродегенеративных
заболеваний, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших бичом развитых стран.
«Наука и жизнь» о стволовых клетках:
Белоконева О., канд. хим. наук. Запрет для нервных клеток. — 2001, № 8.
Белоконева О., канд. хим. наук. Праматерь всех клеток. — 2001, № 10.
Смирнов В., акад. РАМН, член-корр. РАН. Восстановительная терапия будущего. — 2001, № 8.
Клетки мозга восстанавливаются даже у самых пожилых людей, выяснили медики
https://ria.ru/20180406/1518051016.html
Клетки мозга восстанавливаются даже у самых пожилых людей, выяснили медики
Клетки мозга восстанавливаются даже у самых пожилых людей, выяснили медики — РИА Новости, 06.04.2018
Клетки мозга восстанавливаются даже у самых пожилых людей, выяснили медики
Новые наблюдения за процессом роста клеток мозга показывают, что нервы не только восстанавливаются, но и одинаково хорошо формируются в центре памяти как у.
.. РИА Новости, 06.04.2018
2018-04-06T11:02
2018-04-06T11:02
2018-04-06T17:10
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151809/35/1518093544_0:87:2100:1268_1920x0_80_0_0_5b0d3493270f60732da9440cf0be439b.jpg
сша
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2018
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/151809/35/1518093544_0:0:1868:1401_1920x0_80_0_0_258b6bea4a404390746c62454b7ed0c8.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
открытия — риа наука, сша
Открытия — РИА Наука, Наука, США
МОСКВА, 6 апр — РИА Новости. Новые наблюдения за процессом роста клеток мозга показывают, что нервы не только восстанавливаются, но и одинаково хорошо формируются в центре памяти как у молодых, так и у пожилых людей, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell.
8 февраля 2018, 22:00
Биологи впервые увидели, как рождаются новые клетки мозга
«Мы обнаружили, что в гиппокампе пожилых людей могут формироваться те же десятки тысячи новых нейронов, как и в мозге молодежи. В пользу этого говорит и то, что объем центра памяти у стариков и молодых людей примерно одинаков. С другой стороны, сосуды хуже снабжают его кровью, а нейроны, возможно, формируют меньше связей», — заявила Маура Болдрини (Maura Boldrini) из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США).
До 1960-х годов считалось, что у взрослых млекопитающих новые нейроны не появляются, а их гибель компенсируется за счет перераспределения функций среди оставшихся. В 1962 году Жозеф Олтман из США в экспериментах на крысах впервые показал, что у взрослых грызунов идет процесс нейрогенеза, а через 30 лет, в 1998 году, группа Петера Эрикссона обнаружила, что новые клетки образуются и в мозге взрослых людей.
Последние наблюдения за работой мозга человека и других млекопитающих показывают, что некоторые клетки, к примеру центр обоняния, обновляются практически непрерывно, а в других отделах, в том числе в гиппокампе (центре памяти), есть довольно большие колонии стволовых клеток, которые предположительно участвуют в нейрогенезе.
12 сентября 2017, 15:27
Ученые открыли генетическую программу старения мозга человека
В феврале нейрофизиологи из Цюриха доказали, что это действительно происходит. Они пометили несколько стволовых клеток в мозге мышей при помощи светящихся белков и проследили за их ростом. Наблюдения показали, что стволовые клетки быстро истощаются и почти полностью исчезают к старости. Это сразу вызвало споры среди ученых, поскольку противоречит многим другим наблюдениям.
Болдрини и ее коллеги также разбирались в этом вопросе, для чего изучали структуру фрагментов гиппокампа, извлеченных из мозга трех десятков молодых и пожилых людей, умерших в автокатастрофах и по другим причинам, не связанным с болезнями нервной системы. Пометив все стволовые клетки химическими красителями, они подсчитали их и попытались понять, действительно ли их запасы истощаются к моменту наступления старости, и если да, то как это влияет на темпы образования новых нейронов.
8 декабря 2017, 14:31
Ученые выяснили, что вызывает старение мозга и угасание памяти
Как выяснилось, запасы некоторых типов стволовых клеток действительно оказались истощены. Это никак не влияло на скорость и частоту появления новых нейронов в центре памяти — в их формировании задействованы другие виды заготовок нервных клеток, число которых не падает с возрастом. Все это говорит о том, что нейроны продолжают формироваться до самой смерти.
С другой стороны, старость все же не проходит для мозга бесследно — в гиппокампе пожилых людей меньше капилляров и других кровеносных сосудов, а новые клетки реже формируют связи с соседями. Почему это происходит, пока непонятно, однако Болдрини и ее коллеги считают, что это может быть связано с уменьшением числа самых специализированных заготовок нейронов.
Основы мозга: жизнь и смерть нейрона
Image
До недавнего времени большинство нейробиологов считали, что мы родились со всеми нейронами, которые у нас когда-либо будут.
В детстве мы могли бы производить несколько новых нейронов, чтобы помочь построить пути, называемые нейронными цепями, которые действуют как информационные магистрали между различными областями мозга. Но ученые полагали, что как только нейронная цепь будет создана, добавление любых новых нейронов нарушит поток информации и отключит коммуникационную систему мозга.
В 1962 году ученый Джозеф Альтман поставил под сомнение это убеждение, когда увидел свидетельство нейрогенеза (рождения нейронов) в области мозга взрослой крысы, называемой гиппокампом. Позже он сообщил, что новорожденные нейроны мигрировали из места своего рождения в гиппокампе в другие части мозга. В 1979 году другой ученый, Майкл Каплан, подтвердил выводы Альтмана в мозге крысы, а в 1983 году обнаружил нейронные клетки-предшественники в переднем мозге взрослой обезьяны.
Эти открытия о нейрогенезе во взрослом мозге удивили других исследователей, которые не думали, что они могут быть верны для людей. Но в начале 19В 80-х годах ученый, пытающийся понять, как птицы учатся петь, предложил нейробиологам еще раз взглянуть на нейрогенез во взрослом мозге и начать понимать, как это может иметь смысл.
В серии экспериментов Фернандо Ноттебом и его исследовательская группа показали, что количество нейронов в переднем мозге самцов канареек резко увеличивается во время брачного периода. Это было то самое время, когда птицы должны были выучить новые песни, чтобы привлечь самок.
Почему мозг этих птиц добавил нейроны в столь критический момент обучения? Ноттебом полагал, что это произошло потому, что свежие нейроны помогли сохранить новые паттерны песен в нейронных цепях переднего мозга, области мозга, которая контролирует сложное поведение. Эти новые нейроны сделали возможным обучение. Ноттебом подумал, что если бы птицы создавали новые нейроны, чтобы помочь им запоминать и учиться, мозг млекопитающих тоже мог бы это сделать.
Другие ученые полагали, что эти открытия не могут быть применимы к млекопитающим, но позже Элизабет Гулд обнаружила свидетельства новорождённых нейронов в отдельной области мозга у обезьян, а Фред Гейдж и Питер Эрикссон показали, что мозг взрослого человека производит новые нейроны в аналогичной области. площадь.
Для некоторых нейробиологов нейрогенез во взрослом мозгу все еще остается недоказанной теорией. Но другие считают, что данные открывают интригующие возможности относительно роли нейронов, генерируемых взрослыми людьми, в обучении и памяти.
Архитектура нейрона
Центральная нервная система (включая головной и спинной мозг) состоит из двух основных типов клеток: нейронов (1) и глии (4) и (6). В некоторых частях мозга глии превосходят нейроны, но нейроны играют ключевую роль в мозге.
Нейроны являются информационными мессенджерами. Они используют электрические импульсы и химические сигналы для передачи информации между различными областями мозга, а также между мозгом и остальной частью нервной системы. Все, что мы думаем, чувствуем и делаем, было бы невозможно без работы нейронов и их опорных клеток, глиальных клеток, называемых астроцитами (4) и олигодендроцитами (6).
Нейроны состоят из трех основных частей: тела клетки и двух отростков, называемых аксоном (5) и дендритом (3). В теле клетки находится ядро (2), которое контролирует деятельность клетки и содержит генетический материал клетки. Аксон выглядит как длинный хвост и передает сообщения от клетки. Дендриты выглядят как ветви дерева и принимают сообщения для клетки. Нейроны общаются друг с другом, отправляя химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, через крошечное пространство, называемое синапсом, между аксонами и дендритами соседних нейронов.
Изображение
Существует три класса нейронов:
- Сенсорные нейроны передают информацию от органов чувств (таких как глаза и уши) в мозг.
- Моторные нейроны контролируют произвольную мышечную активность, такую как речь, и передают сообщения от нервных клеток мозга к мышцам.
- Все остальные нейроны называются промежуточными нейронами .
Ученые считают, что нейроны — самый разнообразный вид клеток в организме. В этих трех классах нейронов есть сотни различных типов, каждый из которых обладает определенной способностью передавать сообщения.
То, как эти нейроны общаются друг с другом, создавая связи, делает каждого из нас уникальным в том, как мы думаем, чувствуем и действуем.
Рождение
Степень образования новых нейронов в мозгу является спорным вопросом среди нейробиологов. Хотя большинство нейронов уже присутствует в нашем мозгу к тому времени, когда мы рождаемся, есть данные, подтверждающие, что нейрогенез (научное слово, обозначающее рождение нейронов) — это процесс на протяжении всей жизни.
Нейроны рождаются в областях мозга, богатых концентрацией нервных клеток-предшественников (также называемых нейральными стволовыми клетками). Эти клетки могут генерировать большинство, если не все, различные типы нейронов и глии, обнаруженные в мозге.
Нейробиологи наблюдали, как клетки-предшественники нервных клеток ведут себя в лаборатории. Хотя эти клетки могут вести себя не совсем так, когда они находятся в мозгу, это дает нам информацию о том, как они могут вести себя, когда находятся в мозговой среде.
Наука о стволовых клетках все еще очень нова и может измениться с дальнейшими открытиями, но исследователи узнали достаточно, чтобы иметь возможность описать, как нейральные стволовые клетки генерируют другие клетки мозга. Они называют это родословной стволовых клеток, и в принципе это похоже на генеалогическое древо.
Нервные стволовые клетки увеличиваются путем деления надвое и образования либо двух новых стволовых клеток, либо двух ранних клеток-предшественников, либо по одной каждой из них.
Когда стволовая клетка делится, чтобы произвести другую стволовую клетку, говорят, что она самообновляется. Эта новая клетка может производить больше стволовых клеток.
Когда стволовая клетка делится с образованием ранней клетки-предшественника, говорят, что она дифференцируется. Дифференцировка означает, что новая клетка более специализирована по форме и функциям. Ранняя клетка-предшественник не обладает потенциалом стволовой клетки для создания множества различных типов клеток. Он может создавать клетки только своей конкретной линии.
Ранние клетки-предшественники могут самообновляться или развиваться одним из двух способов. Один тип даст начало астроцитам. Другой тип в конечном итоге будет производить нейроны или олигодендроциты.
Миграция
После рождения нейрон должен отправиться в то место в мозгу, где он будет выполнять свою работу.
Откуда нейрон знает, куда идти? Что помогает ему попасть туда?
Ученые обнаружили, что нейроны используют по крайней мере два разных способа передвижения:
- Некоторые нейроны мигрируют, следуя за длинными волокнами клеток, называемыми радиальной глией. Эти волокна простираются от внутренних слоев к внешним слоям мозга. Нейроны скользят по волокнам, пока не достигнут места назначения.
- Нейроны также путешествуют, используя химические сигналы. Ученые обнаружили на поверхности нейронов особые молекулы — молекулы адгезии, — которые связываются с аналогичными молекулами на близлежащих глиальных клетках или нервных аксонах.
Эти химические сигналы направляют нейрон к его конечному местонахождению.
Не все нейроны успешны в своем путешествии. Ученые считают, что только треть достигает места назначения. Некоторые клетки погибают в процессе развития нейронов.
Некоторые нейроны переживают поездку, но оказываются там, где их быть не должно. Мутации в генах, контролирующих миграцию, создают области неуместных или неправильно сформированных нейронов, которые могут вызывать такие расстройства, как детская эпилепсия. Некоторые исследователи подозревают, что шизофрения и дислексия, связанная с нарушением способности к обучению, частично являются результатом неправильного управления нейронами.
Изображение
Дифференцировка
Изображение
Как только нейрон достигает места назначения, он должен приступить к работе. Этот последний этап дифференцировки является наименее изученной частью нейрогенеза.
Нейроны отвечают за транспортировку и поглощение нейротрансмиттеров — химических веществ, которые передают информацию между клетками мозга.
В зависимости от своего расположения нейрон может выполнять функции сенсорного нейрона, двигательного нейрона или интернейрона, отправляя и получая определенные нейротрансмиттеры.
В развивающемся мозге нейрон зависит от молекулярных сигналов от других клеток, таких как астроциты, для определения его формы и местоположения, типа передатчика, который он производит, и того, с какими другими нейронами он будет соединяться. Эти только что родившиеся клетки создают нейронные цепи — или информационные пути, соединяющие нейрон с нейроном, — которые будут действовать на протяжении всей взрослой жизни.
Но во взрослом мозге нейронные цепи уже развиты, и нейроны должны найти способ приспособиться к ним. Когда новый нейрон приживается, он начинает выглядеть как окружающие клетки. Он развивает аксон и дендриты и начинает общаться со своими соседями.
Смерть
Хотя нейроны являются самыми долгоживущими клетками в организме, большое их количество погибает во время миграции и дифференцировки.
Жизнь некоторых нейронов может принимать ненормальные обороты. Некоторые заболевания головного мозга являются результатом неестественной гибели нейронов.
- При болезни Паркинсона нейроны, вырабатывающие нейротрансмиттер дофамин, отмирают в базальных ганглиях, области мозга, которая контролирует движения тела. Это вызывает трудности с началом движения.
- При болезни Гентингтона генетическая мутация вызывает перепроизводство нейротрансмиттера, называемого глутаматом, который убивает нейроны в базальных ганглиях. В результате люди бесконтрольно крутятся и корчатся.
- При болезни Альцгеймера необычные белки накапливаются внутри и вокруг нейронов в неокортексе и гиппокампе, частях мозга, которые контролируют память. Когда эти нейроны умирают, люди теряют способность запоминать и выполнять повседневные задачи. Физическое повреждение головного мозга и других частей центральной нервной системы также может убить или вывести из строя нейроны.
- Удары по мозгу или повреждения, вызванные инсультом, могут полностью убить нейроны или постепенно лишить их кислорода и питательных веществ, необходимых для выживания.
- Травма спинного мозга может нарушить связь между мозгом и мышцами, когда нейроны теряют связь с аксонами, расположенными ниже места повреждения. Эти нейроны могут все еще жить, но они теряют способность общаться.
Изображение
Больной нейрон
Изображение
Умирающий нейрон
Надежда благодаря исследованиям
Ученые надеются, что, узнав больше о жизни и смерти нейронов, они смогут разработать новые методы лечения и, возможно, даже лекарства от болезней и расстройств головного мозга, от которых страдают миллионы американцев.
Самые последние исследования показывают, что нейральные стволовые клетки могут генерировать многие, если не все, различные типы нейронов, обнаруженных в мозге и нервной системе. Изучение того, как манипулировать этими стволовыми клетками в лаборатории в определенные типы нейронов, могло бы произвести новый запас клеток мозга, чтобы заменить те, которые умерли или были повреждены.
Терапия также может быть создана для использования факторов роста и других сигнальных механизмов внутри мозга, которые сообщают клеткам-предшественникам о создании новых нейронов. Это позволит восстанавливать, изменять и обновлять мозг изнутри.
Руководство по клеткам мозга
Руководство по клеткам мозга
Из чего состоит мозг?
Нейроны – строительные блоки мозга
Мозг среднего взрослого человека содержит примерно 100 миллиардов нейронов. Что такое нейрон? Нейроны — это мессенджеры мозга, посылающие информацию по всему телу. Химические и электрические сигналы посылаются и принимаются между нейронами в головном мозге и по всей нервной системе к мышцам и тканям. Эти сигналы говорят вашему телу, что делать.
Существует три класса нейронов:
- Сенсорные нейроны передают сенсорную информацию от органов, таких как глаза и уши, в мозг.
- Моторные нейроны отправляют информацию от клеток мозга к мышцам по всему телу. Моторные нейроны также отвечают за произвольные мышечные движения, такие как речь.
- Интернейроны – это все остальные нейроны, которые не относятся к сенсорным или моторным категориям.
Анатомия нейрона
Нейроны состоят из трех основных частей – тела клетки, аксона и дендритов.
- Тело клетки , также называемое сома, содержит ядро клетки, где расположены гены клетки. Ядро сообщает клетке, какие сигналы и импульсы посылать. Посылаемые импульсы также можно назвать потенциалом действия.
- Аксон является продолжением тела клетки, которое выглядит как длинный хвост. Потенциал действия от тела клетки передается к аксону. На конце аксона потенциал действия запускает высвобождение нейротрансмиттеров в другую клетку. Сигналы, отправленные аксоном, затем передаются через синапс и принимаются дендритами соседней клетки.
— Синапс — это небольшое пространство между клетками, через которое проходят нейротрансмиттеры.
– Глиальные клетки, такие как олигодендроциты, могут располагаться вдоль аксона нейрона.
- Дендриты действуют как ответвления от основного тела клетки. Они получают информацию от терминалов аксонов соседней клетки. Дендриты принимают сигналы к телу клетки, чтобы при необходимости вызвать запуск другого потенциала действия.
Глиальные клетки
Глиальные клетки, также называемые нейроглиальными клетками, первоначально считались не более чем скрепляющими нервную систему, как клей. «Glia» в переводе с латыни означает «клей». Теперь мы знаем, что глиальные клетки выполняют важные функции. Они могут общаться друг с другом и с нейронами. Глиальные клетки также помогают в здоровом функционировании нейронов и функционируют как система поддержки нейронов. Хотя существует много типов, тремя наиболее важными типами глиальных клеток являются олигодендроциты, микроглиальные клетки и астроциты.
Олигодендроциты обвивают аксон нейрона и образуют жировую миелиновую оболочку, действующую в качестве изоляции для области, через которую проходят сигналы тела клетки. Эта защитная изоляция аксона обеспечивает высокую скорость передачи сигналов на большие расстояния.
Клетки микроглии постоянно исследуют различные области мозга на наличие признаков дистресса, болезни и инфекции. Когда клетка микроглии наблюдает опасность, она отправляет предупреждение другим микроглиям. Это вызывает скопление микроглии в целевой области, где они работают вместе, чтобы очистить любой мусор и отложения. Когда опасности больше нет, они возвращаются в состояние покоя постоянного наблюдения.
Астроциты представляют собой звездчатые клетки, окружающие нейроны. Астроциты являются наиболее многочисленными из всех глиальных клеток и выполняют множество очень важных функций. Общая функция астроцитов заключается в поддержании мозга в гомеостазе , то есть в состоянии здорового равновесия. Астроциты помогают в гомеостазе разными способами. Они выделяют питательные вещества для нейронов, чтобы помочь им в их способности передавать сообщения. Они также берут на себя изолирующую функцию олигодендроцитов, когда их нет на нейроне, и они также могут реагировать на предупреждения об опасности, посылаемые микроглией, чтобы помочь с иммунной защитой. Астроциты являются очень ценными и универсальными клетками.
Опухоли головного мозга, возникающие из глиальных клеток
Первичные опухоли головного мозга классифицируются по типу ткани головного мозга, в которой они развиваются. Наиболее распространенные опухоли головного мозга называются глиомами , которые начинаются в глиальной ткани (глии). Хотя глиальные клетки важны для нормального функционирования нейронов и центральной нервной системы, опухоли могут возникать из астроцитов и олигодендроцитов. Большинство опухолей головного мозга (доброкачественных и злокачественных) развиваются из глиальных клеток и других ненейрональных (не нейронных) клеток. Другие неисправности глиальных клеток могут привести к болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера. Два распространенных типа глиом (опухоли головного мозга), происходящих из глиальных клеток, включают:
- Астроцитомы , которые возникают из астроцитов и могут расти в любом месте головного или спинного мозга.