как быстро восстанавливаются нейроны мозга
Как восстановить связи между структурами мозга при психических расстройствах?
Наши исследования в области структурной и функциональной нейровизуализации показывают, что при разных психических расстройствах поражаются разные пучки волокон (белое вещество), например, при слуховых галлюцинациях аркуатные (дугообразные) связи между центрами Брока и Вернике, а в тяжелых случаях и крючковидная или унциатная связка волокон. Довольно часто при психических расстройствах мы фиксировали изменения со стороны цингулярной связки, проходящей по внутренней части височной доли. Возникает вопрос: как нам восстановить разрушенные связи мозга?
Серое и белое
«Серое вещество» — только один из двух типов мозговой ткани; другое «белое вещество» упоминается в литературе гораздо реже. Несмотря на то, что белое вещество составляет половину человеческого мозга, многими авторами оно не считается важным для познания или обучения вне контекста патологии. Однако, эта точка зрения постепенно меняется. Визуализация, клеточные и молекулярные исследования выявляют пластичность белого вещества с возможными последствиями для нормальной когнитивной функции и психических расстройств.
Из чего состоит белое вещество мозга?
Белое вещество, которое находится под корой серого вещества, состоит из миллионов пучков аксонов (нервных волокон), которые соединяют нейроны в различных областях мозга в функциональные цепи. Белый цвет обусловлен своего рода «электрической изоляцией» (миелин), покрывающей аксоны. Он образован не нейрональными клетками — олигодендроцитами, которые как бы обертываются до 150 слоев плотно сжатой клеточной мембраной вокруг аксонов, как «изолентой провод». Миелин необходим для высокоскоростной передачи электрических импульсов, и его повреждение может ухудшить проводимость и, как следствие, сенсорные, моторные и когнитивные функции.
Процесс миелинизации
Мозг человека продолжает подвергаться миелинизации, по крайней мере, до возраста третьего десятилетия, а лобные области коры головного мозга, которые реализуют исполнительные функции (планирование, прогнозирование, решение проблемных ситуаций) более высокого уровня миелинизируются последними.
Как восстановить волокна?
Процесс обучения включает изменения силы синапсов, связей между нейронами серого вещества. Но визуализация мозга человека с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) выявила структурные изменения в белом веществе после решения сложных задач. Замечено, что у взрослых испытуемых через 6 недель после обучения жонглированию наблюдалась повышенная структурная организация белого вещества в области мозга, важной для зрительно-моторного контроля. А в исследовании взрослых, обучающихся чтению, были увеличены объем, анатомическая организация и функциональная связь трактов белого вещества, соединяющих корковые области, важные для чтения. Неясно, влияют ли эти изменения в структуре белого вещества напрямую на функцию нейрона, изменяя передачу информации, необходимой для приобретения навыка. Однако наблюдения показывают, что освоение нового навыка связано с измененной структурой белого вещества в зрелом мозге. Таким образом разработка специальных когнитивных тренингов, направленных на восстановление тех или иных навыков по сути способных восстановить поврежденные связи (пучки волокон) белого вещества мозга при многих психических расстройствах.
Защита нейронов от повреждения
С.Н. Иллаpиошкин
профессор, доктор медицинских наук
ГУ НИИ неврологии РАМН
В большинстве ситуаций врач-невролог при заболевании головного мозга вынужден бороться с последствиями уже свершившейся катастрофы, в результате которой часть нервных клеток (нейронов) в определенной зоне мозга погибла. Другими словами, речь может идти о восстановительном лечении и компенсации утраченных функций – реабилитации, возможности которой в неврологии, к сожалению, достаточно ограничены. Между тем наиболее благоприятные результаты лечения возможны только в случае непосредственного воздействия на процессы, приводящие к гибели нервных клеток. Это направление в неврологии обозначается специальным термином – нейропротекция.
Развитие современных представлений о нейропротекции стало возможным в последнее десятилетие благодаря поистине революционным открытиям ряда фундаментальных наук. Были детально изучены основные цепи биохимических реакций (так называемые “биохимические каскады”), приводящие к гибели нейронов в результате острых или хронических стрессов. Установлены закономерности функционирования клеточных и митохондриальных мембран нейронов в норме и при патологии. Раскрыты основные типы рецепторов мозга и их взаимосвязь с процессами передачи клеточных сигналов. Изучены особенности образования и потребления энергии в нейронах. Наконец, большой вклад в изучение жизнедеятельности нейронов внесли успехи молекулярной биологии и генетики, а также моделирование разных заболеваний нервной системы у лабораторных животных.
Результатом проведенных исследований стало установление универсальных механизмов гибели нейронов при разных видах патологии. К ним относятся: 1) повышение уровня свободных радикалов и окислительное повреждение мембран нервных клеток; 2) нарушение деятельности митохондрий – своеобразных «энергетических станций” клетки, что приводит к запуску генетически запрограммированной гибели нейронов (апоптозу); 3) неблагоприятное действие избытка возбуждающих нейропередатчиков аминокислот (в первую очередь, глутамата), приводящее к перевозбуждению глутаматных рецепторов, входу кальция внутрь нейрона и его гибели. Этот механизм носит специальное название – эксайтотоксичность (от англ. “excite” – возбуждать).
В различных странах неоднократно предпринимались попытки лечения заболеваний нервной системы с помощью препаратов, связывающих свободные радикалы и предотвращающих окислительный стресс. Эти препараты получили название “антиоксиданты”, а наиболее известными из них являются витамины Е (токоферол) и С (аскорбиновая кислота). Однако результаты остаются далекими от идеала, и главная проблема – плохое проникновение этих соединений к внутриклеточным мембранам, особенно в центральной нервной системе.
Другая группа нейропротекторов имеет целью нормализацию функций митохондрий, улучшение усвоения кислорода и обеспечение клетки энергией. Нередко эти препараты называют “корректорами тканевого дыхания”. К ним относятся: коэнзим Q10, янтарная кислота, рибофлавин и др. На практике при необходимости улучшения функции митохондрий применяют комбинацию нескольких препаратов из данной группы.
Недавно в практику сталивнедряться принципиально новые нейропротекторы. Их действие основано на предотвращении эксайтотоксичности глутамата, выделяемого в межклеточное пространство. Такой эффект достигается за счет фармакологической блокады рецепторов глутамата, то есть специальных образований на поверхности клетки, воспринимающих глутаматные сигналы.
Новым этапом в данной области неврологии стало внедрение впрактику антагониста глутаматных рецепторов мемантина. Мемантин обладает определенными преимуществами перед другимиизвестными “антиглутаматными” препаратами, поскольку блокирует не абсолютную, а лишь избыточную активацию рецептора глутамата и поэтому обычно хорошо переносится. Действие мемантина на рецептор в физиологических условиях сходно с действием магния (данный препарат иногда образно называют “улучшенным магнием”).
В большинстве стран мемантин зарегистрирован как препарат для лечения различных видов деменций (болезнь Альцгеймера, сосудистая деменция и др.). Показано, что применение мемантина сопровождается достоверным улучшением памяти и других интеллектуальных функций, а также снижением зависимости от посторонней помощи у больных с легкой, умеренной и тяжелой деменцией. Однако знание механизма действия мемантина позволяет ставить вопрос о более широком спектре его применения – не только с целью лечения слабоумия, но и для защиты нейронов при различных патологических состояниях. Так, в недавней работе американских исследователей было показано, что мемантин при непрерывном 2-летнем применении значительно замедляет и даже приостанавливает течение болезни Гентингтона (тяжелого наследственного заболевания, сопровождающегося насильственными движениями и изменениями психики). Нами в нейрогенетическом отделении Института неврологии РАМН был также показан нейропротективный эффект мемантина у пациентов с болезнью Гентингтона. Более того, полученный нами опыт позволяет рекомендовать препарат для защиты мозга у “асимптомных” носителей мутантного гена, которые являются близкими родственниками больных и имеют высокий риск заболевания. Вся эта работа выполняется совместно с Российской ассоциацией помощи семьям с болезнью Гентингтона, которая входит во всемирную ассоциацию аналогичного профиля и осуществляет важнейший комплекс юридических, моральноэтических, психологических и иных мероприятий, направленных на обучение и поддержку семей, родственников больных и самих пациентов с этим тяжелым и пока еще неизлечимым заболеванием.
С учетом универсального значения эксайтотоксичности в механизмах гибели нейронов сегодня обсуждается возможность использования мемантина (как и других аналогичных антагонистов глутаматных рецепторов) в симптоматической и превентивной терапии ряда других неврологических заболеваний – таких как болезнь Паркинсона, сосудистые заболевания мозга и др. Разумеется, решение о назначении препарата, длительности его приема и оптимальной дозировке должно приниматься лечащим врачом с учетом характера болезни, особенностей конкретного пациента и принципов доказательной медицины применительно к данной группе лекарственных средств.
По всем прогнозам, нейропротекция как важнейшее и самостоятельное направление в клинической неврологии будет в ближайшие годы одной из наиболее актуальных и интенсивно развивающихся областей медицинской науки.
ЗдоровьеВыживут только нейроны:
Как восстановить нервные клетки
Крепкий сон, креветки и секс
Текст: Екатерина Хрипко
Раньше было принято говорить, что нервные клетки не восстанавливаются — однако новые исследования подтверждают, что мы способны не только «тратить» нервы. Нейрогенез — или процесс образования нервных клеток — открыли недавно, так что полного представления о нём у учёных пока нет, а данные зачастую расходятся. Трудность и в том, что изучать мозг человека непросто по очевидным причинам — медицинским и этическим, — и исследования пока проводятся в основном на грызунах. Тем не менее мы попробовали разобраться, что на сегодня известно о нейронах.
Трудный путь к мозгу
В отличие от клеток других тканей, нейроны не способны делиться, поэтому учёные долгое время думали, что мы ограничены запасом, доставшимся при рождении. Позже выяснилось, что новые нейроны всё-таки появляются в течение жизни — они возникают из стволовых клеток, которые способны превратиться практически в любые. Свой запас таких универсальных помощников есть и у мозга. Пока научное сообщество не определилось с точным количеством отделов, в которых формируются новые нейроны. Известно, что они образуются в субвентикулярной зоне (тонком слое клеток вдоль желудочков мозга) и в зубчатой извилине гиппокампа — отдела мозга, который отвечает за эмоции и память.
Значительная часть свежих нервных клеток быстро погибает — из-за микросреды, работы нейромедиаторов, активности некоторых белков и прочей химии мозга. Кроме того, новорождённой нервной клетке для существования необходимо сформировать связи (синапсы) с другими: одиноко плавающие нейроны мозгу не нужны. В среднем в структуру мозга каждый день встраивается около 700 новых выживших нейронов.
Нейроны погибают —
и это нормально
Мозг взрослого человека состоит примерно из 86 миллиардов нейронов — но при рождении их намного больше. По словам сотрудника лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО, психофизиолога Ильи Захарова, уже к концу первого года жизни число сохранившихся нейронов становится в два раза меньше, чем при рождении. Развитие мозга активнее всего происходит в первые три года жизни — в это время образуются нейронные связи, в которых сохраняется весь интеллектуальный и эмоциональный опыт, сформированные и закреплённые навыки. Всё, что ребёнок видит, трогает, нюхает, пробует на вкус или познаёт как-то ещё, фиксируется в виде новой синаптической связи. Подобным образом мозг будет развиваться всю жизнь, но главный скачок он совершает в раннем детстве.
Одновременно мозг старается навести порядок и уничтожает часть нервных клеток, которые не успели вступить в связи с другими, считая их бесполезными. Происходит так называемый апоптоз — запрограммированная гибель клеток. Это нормальный процесс, в котором нет ничего страшного.
Один за всех
По словам Захарова, хотя стресс может способствовать гибели клеток за счёт токсического эффекта некоторых гормонов и нейромедиаторов, такая потеря тоже не критична. «Разрушающий нервные клетки» стресс вообще очень размытое понятие. «Все знают, что такое стресс, и никто не знает, что это такое», — писал ещё основоположник учения о стрессе Ханс Селье.
Главный редактор сайта «Нейроновости» Алексей Паевский отмечает, что нейрон сам по себе клетка крепкая, и когда речь идёт о гибели, то подразумевается не единичное эмоциональное потрясение, а так называемый окислительный стресс — сдвиг химических реакций в организме в сторону окисления. К нему может приводить синдром хронической усталости, длительная депрессия, нейродегенеративные заболевания (например, болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера), травмы и другие факторы.
Переживать из-за стрессовой утраты нервных клеток не стоит и потому, что существуют способы её компенсировать — в первую очередь это пластичность головного мозга. Один нейрон может сформировать множество синаптических связей — обычно их около десяти тысяч — и в случае необходимости берёт на себя функции погибшего товарища. Например, признаки болезни Паркинсона начнут проявляться, только когда погибнет больше 90 % нервных клеток мозга. Выходит, что одна клетка может работать за девятерых.
Обучение и наслаждение
Учёные сходятся в мнении, что мозгу вредят те же процессы, что не приносят пользы остальному организму: депрессия, хроническое переутомление, недосыпание, несбалансированное питание, слишком большое количество алкоголя. Эти факторы, скорее всего, препятствуют и образованию новых. Логично, что обратный эффект должны нести занятия, которые полезны в целом — а в идеале ещё и приятны.
Захаров уточняет, что пока сложно выделить конкретный нейромедиатор, гарантированно влияющий на нейрогенез, но можно точно сказать, что получение свежей информации играет положительную роль. Познавательные процессы и опыт не только способствуют возникновению новых нейронов, но и «помогают» им выжить — обучение вовлекает клетки в создание новых цепочек.
Кроме этого, на нейрогенезе хорошо сказывается и так называемая обогащённая окружающая среда. У мышей, которые жили в клетках со своими собратьями, а также множеством занимательных предметов — от бегового колеса, игрушек и лабиринтов до самой разнообразной еды, — количество новых нейронов было больше, чем у грызунов, одиноко обитавших в пустых клетках. В мире людей под богатой окружающей средой подразумевают «человеческую» версию всего того, что было у мышей: нам нужны социальные контакты, развлечения, решения различных задач, физическая активность, богатый рацион и совершение открытий.
Спорт
В исследованиях, проведённых опять же у мышей, оказалось, что чем больше животное «занимается спортом» (бегает в колесе) в детстве и юности, тем дольше оно сохраняет ясность ума в старости. Ещё было отмечено, что сочетание физической нагрузки с умственной способствует лучшему запоминанию и усвоению знаний. Эти эффекты связывают с когнитивным резервом, который теоретически влияет на нейрогенез у взрослых — правда, механизмы этих процессов пока не ясны.
Именно после этих экспериментов стали говорить, что для поддержания здоровья мозга нужно бегать — но, вероятно, принципиально важна сама физическая активность, а не её конкретный вид. Другое дело, что невозможно заставить мышь заняться йогой или танцами, чтобы изучить их влияние на мозг. Илья Захаров рассказывает, что у людей, ведущих активный образ жизни, старение мозга замедляется, ведь спорт — это тоже опыт, постоянное получение и развитие навыков. А ещё он влияет на здоровье мозга физически — улучшает кровообращение, способствует доставке питательных веществ в нервную систему.
Сон и еда
Считается, что во сне связи между нейронами становятся прочнее, а вся накопленная за день информация упорядочивается — происходит что-то вроде дефрагментации жёсткого диска. Недостаток сна (хроническое недосыпание и стабильная бессонница) не только препятствует нейрогенезу, но и снижает позитивный эффект от процессов обучения — мозг просто не успевает привести полученные знания в порядок.
Рекомендации о сбалансированном и разнообразном питании актуальны и для нервной системы. Жирные кислоты омега-3 — одни из главных веществ, усиливающих формирование новых нервных клеток; они также положительно влияют на пространственную память и работоспособность, не говоря уже о здоровье сердца. Эти соединения надо искать в жирной рыбе и морепродуктах — от креветок до водорослей. Полезный эффект приписывается и таким веществам, как флавоноиды (ими богаты зеленый чай, цитрусовые, какао, черника) и ресвератрол (содержится в винограде, красном вине).
Антидепрессанты
Этот вариант не рекомендуется использовать с профилактической целью — то есть просто для стимуляции нейрогенеза. Но давно доказано, что депрессия негативно сказывается как на существующих нервных клетках, так и на образовании новых. Антидепрессанты, кроме очевидного эффекта коррекции настроения, обладают благотворным для нейрогенеза эффектом. В числе прочего они способствуют выработке нейромедиаторов — а те, в свою очередь, улучшают и формирование нейронов, и психологическое самочувствие.
Нервничать можно! Но осторожно
«Незрелые клетки, способные самообновляться и превращаться в специализированные клетки организма, получили название стволовых». Цитата из материала «Нобелевка за стволовые клетки. Как Синъя Яманака повернул развитие вспять»
Чтобы жизнь продолжалась, клетки должны размножаться, что и происходит с большинством их разновидностей. Активнее всего процесс восстановления протекает в клетках эпителия и органах кроветворения (красный костный мозг).
Процесс регулярного «клеточного умирания»
запрограммирован в самих клетках
Иное дело нейроны (а также клетки сердечной мышцы). В них гены, ответственные за размножение делением, «выключены». Но тогда встаёт закономерный вопрос: если нейроны гибнут и не обновляются, то каким образом нам удаётся сохранять психические способности до достаточно почтенного возраста?
«Ты не один»: негимнастическая пластичность
Функции погибших нейронов берут
на себя выжившие «собратья»
Почему же способности нервной системы возвращаются? Ведь клетки погибли? Как оказалось, функции погибших нейронов берут на себя выжившие «собратья». Они становятся больше и образуют новые связи, компенсируя потерянные функции. В этом и заключается суть пластичности нервной системы.
Не пластичностью единой: развенчание мифа
В начале 60-х годов XX века в высокорейтинговом научном издании «Science» появилась статья, в которой было показано, что в головном мозге крысы могут образовываться новые клетки. В следующие нескольких лет автор исследования опубликовал ещё ряд работ, подтверждающих возможность нейрогенеза (появления новых нервных клеток в головном мозге взрослых млекопитающих).
Феноменальное по сути открытие почему-то не вызвало энтузиазма у специалистов по нейробиологии, так что развития работы не получили.
Применительно к человеку полагают, что нейрогенез может иметь место в более протяжённых областях мозга, в том числе в коре больших полушарий.
Феномен нейрогенеза довольно широко используется в терапии нейродегенеративных патологий.
Размножение стволовых клеток сопровождается
риском развития злокачественных новообразований
В США уже существуют «библиотеки» нейрональных стволовых клеток, взятых из зародышевой ткани. Их пересадки выполняются больным людям. Вместе с тем пока ещё существует серьёзная проблема: размножение стволовых клеток сопровождается риском развития злокачественных новообразований. Надёжно предотвращать такой побочный эффект пока не научились. Однако, несмотря на это, этот вид терапии без сомнения займёт одно из ведущих мест в лечении таких нейродегенеративных патологий, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, ставших значимой социальной проблемой современной цивилизации.
Не только ждать, но и действовать
Исключаем вредности для нашего мозга. Это, среди прочего, хроническое переутомление, недосыпание, нерациональное питание, злоупотребление спиртными напитками, малая подвижность.
Лечимся. Депрессия, тревожные расстройства, стресс, синдром хронической усталости, травмы и другие недуги негативно отражаются на нервной системе. А потому своевременно получайте квалифицированную помощь, не игнорируя имеющиеся проявления.
«Интересно отметить, что стресс одинаковой интенсивности может вызвать как значимая угроза, так и творческая удача». Цитата из материала «Существует ли прививка от стресса?»
Учимся новому. Учёные доказали, что освоение новых видов деятельности позволяет сохранять и развивать «гибкость» нервных процессов до самой старости.
Меняем взгляды на жизнь. Психическому и нервному здоровью может помочь пересмотр жизненных ориентиров. Новые цели, вера в свои силы, принятие людей с их особенностями, умение справляться со стрессом, хорошие поступки. Не всегда легко, но точно имеет смысл попробовать.
Автор: Энвер Алиев
Как быстро восстанавливаются нейроны мозга
|
