REGENERUJÚ SA NEURÓNY? - NEUROPSYCHOLOGY - 2025

Regenerujú sa neuróny? Vždy sa myslelo, že nie. Zdá sa, že väčšina našich neurónov sa rodí, keď sme stále v lone matky, a postupom času sa nereprodukujú, ale postupne zomierajú.

Za normálnych okolností to však nebolo dôvodom na obavy. Je bežné, že sa každý deň stráca veľkorysý počet neurónov, čo začína byť patologickým javom ako nadmerná strata, ktorá sa vyskytuje pri demencii.

Strata neurónov, ktorá sa považuje za normálnu, však nemá vplyv na naše kognitívne schopnosti. V skutočnosti neuróny neustále reorganizujú svoje spojenia, aby vždy posilňovali to najužitočnejšie a zahodili zbytočné.

Čo keby som vám však povedal, že sa našli dôkazy, že sa neuróny regenerujú? Viete, že existujú určité oblasti nášho mozgu, v ktorých sa tieto bunky množia, aj keď sme dospelí?

Regenerácia neurónov v hippocampe

Zdá sa, že u väčšiny cicavcov sa neuróny regenerujú v hippocampe a čuchovej cibuli. Hippocampus je nevyhnutný pre učenie, pamäť a priestorovú orientáciu, zatiaľ čo čuchová žiarovka dáva zmysel informáciám, ktoré naša vôňa zachytáva.

To dáva zmysel, pretože vysvetlenie, ktoré nášmu mozgu produkujú nové neuróny, je také, že potrebuje zachovať súbor buniek so špecifickými vlastnosťami, ale tieto trvajú obmedzený čas. Okrem toho sú nevyhnutné, pretože sa špecializujú na vykonávanie veľmi špecifického nervového spracovania.

Mnohé štúdie zjavne tvrdia, že neuróny sa rodia v časti laterálnej komory a potom migrujú do čuchovej cibule. Tam sa budú integrovať s existujúcimi bunkami a budú sa podieľať na čuchovej pamäti a na úprave strachu čuchom.

Môžu tiež migrovať do dentálneho gyru hippocampu, pričom získajú dôležitú úlohu v priestorovom učení a pamäti kontextových kľúčov.

Ľudia sa líšia od ostatných cicavcov tým, že sa v čuchovej žiarovke nevyskytujú regenerácie. Ukázalo sa však, že k tejto regenerácii dochádza v hippocampe. Zdá sa, že to vysvetľuje, prečo nie sme takí závislí od vône ako iné zvieratá, zatiaľ čo máme vyššiu mieru kognitívnej adaptácie.

Pred rokom 1998 už bolo známe, že neurogenéza (narodenie nových neurónov) existuje u dospelých hlodavcov a opíc. Ale čo ľudia?

V tom roku Eriksson a jeho tím ako prví ukázali, že v ľudskom hippocampu dochádza k regenerácii neurónov. Používali posmrtné ľudské mozgové tkanivo, čo dokazuje, že neuróny sa reprodukujú po celý život v gyruse dentate.

Preto majú hipokampálne bunky ročný obrat 1,75%. Ľudská neurogenéza v mozgovej kôre sa však vyskytuje iba v našom ranom vývoji a nie je udržiavaná v dospelosti.

Regenerácia neurónov v striate

Pruhované jadro (striatum)

V roku 2014 skupina vedcov z Karolinska Institute zistila, že neurogenéza existuje v mozgu dospelých ľudí.

Títo vedci našli neuroblasty v stene našej bočnej komory. Môžeme povedať, že neuroblasty sú primitívne bunky, ktoré sa ešte nevyvinuli, a že sa v budúcnosti budú diferencovať na neuróny alebo gliové bunky.

Ale to nie je všetko, zistili tiež, že tieto neuroblasty rastú a integrujú sa v blízkom okolí: v striatu. Táto časť nášho mozgu je nevyhnutná na kontrolu našich pohybov a poškodenie v tomto mieste by spôsobilo motorické zmeny, ako sú tras a tiky.

V skutočnosti tí istí autori objavili, že pri Huntingtonovej chorobe, kde sa vyskytujú motorické deficity, sa v striatu regenerujú takmer všetky neuróny. V pokročilých štádiách choroby sa regenerácia úplne zastaví.

Regenerácia v iných oblastiach mozgu

Existujú autori, ktorí našli regeneráciu neurónov u dospelých v iných nekonvenčných oblastiach, ako sú neokortex, kôra piriformis a limbické štruktúry, ako je amygdala, hypotalamus alebo preoptická oblasť. Tie majú zásadnú úlohu v sociálnom správaní.

Existujú však vedci, ktorí získali protichodné výsledky alebo použili nepresné metódy, ktoré boli schopné výsledky zmeniť. Na potvrdenie týchto zistení je preto potrebný ďalší výskum.

Na druhej strane by sa malo uviesť, že je ťažké študovať regeneráciu neurónov u ľudí kvôli existujúcim etickým limitom. Z tohto dôvodu je v oblasti zvierat väčší pokrok.

Bola však vyvinutá neinvazívna technika zvaná magnetická rezonančná spektroskopia, ktorá môže skúmať existenciu progenitorových buniek v živom ľudskom mozgu.

Dúfame, že v budúcnosti sa tieto techniky môžu zdokonaliť, aby sa dozvedeli viac o neurogenéze u dospelých ľudí.

Faktory, ktoré zvyšujú regeneráciu neurónov u dospelých

- Obohatené životné prostredie a fyzická aktivita

Zdá sa, že zložitejšie prostredie zvyšuje možnosť žiť zážitky a vyvoláva zmyslové, kognitívne, sociálne a motorické stimulácie.

Nezdá sa, že táto konkrétna skutočnosť zvyšuje neurogenézu, ale zvyšuje prežívanie hipokampálnych buniek u hlodavcov a ich úroveň špecializácie.

Ukázalo sa však, že iba dobrovoľná fyzická aktivita zvyšuje neurogenézu, okrem prežitia týchto buniek u dospelých myší.

Ak považujeme obohatené prostredie za väčšie príležitosti na štúdium, potvrdilo sa, že samotné vzdelávanie je rozhodujúce pri hipokampálnej neurogenéze.

- učebné úlohy

V štúdii Gould et al. Z roku 1999 sa ukázalo, že učenie zvyšuje neurogenézu v hippocampe. Označili nové bunky na potkanoch a pozorovali, kam idú, keď vykonávali rôzne vzdelávacie úlohy.

Overili teda, že počet regenerovaných neurónov v gyruse dentate sa zdvojnásobil, keď potkany vykonávali vzdelávacie úlohy, ktoré sa týkali hipokampu. Kým v činnostiach, na ktorých sa hippocampus nezúčastnil, k tomuto zvýšeniu nedošlo.

Potvrdzujú to aj ďalšie štúdie, ako napríklad štúdia Shors et al. v roku 2000, alebo podobne ako v prípade Van Praag a kol. (2002), aj keď dodávajú, že nové bunky sa vyvíjajú a stávajú sa funkčnými zrelými bunkami podobnými tým, ktoré už existujú v gyrus dentate.

Pokiaľ ide o vzdelávacie činnosti, na ktorých sa zúčastňuje hippocampus, zistili sme: kondicionovanie žmurknutia, prednostne pred jedlom, alebo učenie sa priestorovej navigácie.

- Sociálne interakcie

V zaujímavej štúdii Lieberwirtha a Wanga (2012) sa zistilo, že pozitívne spoločenské interakcie (napríklad párenie) zvyšujú neurogenézu dospelých v limbickom systéme, zatiaľ čo negatívne interakcie (napríklad izolácia) ju znižujú.

Tieto výsledky sa však musia porovnávať s novými štúdiami, ktoré sa majú potvrdiť.

- Neurotropné faktory

Alebo látky, ktoré podporujú rast nervov, sú látky ako BDNF (mozgový neurotrofný faktor), CNTF (ciliárny neurotrofný faktor), IGF-1 (inzulínový rastový faktor typu I) alebo VEGF (endoteliálny rastový faktor) vaskulárne).

- Neurotransmitery

Existujú určité typy neurotransmiterov, ktoré regulujú proliferáciu buniek.

Napríklad GABA, ktorá je inhibičná, reguluje hipokampálnu neurogenézu. Konkrétne to znižuje, ale súčasne zvyšuje integráciu nových neurónov so starými.

Ďalší neurotransmiter, glutamát, spomaľuje regeneráciu neurónov. Ak sa vstrekne látka s opačným účinkom (antagonista), regenerácia sa znova zvýši.

Na druhej strane serotonín zvyšuje neurogenézu v hipokampu, zatiaľ čo jeho neprítomnosť ho znižuje.

- Antidepresíva

V štúdii Malberg et al. (2000) ukázali, že dlhodobá expozícia antidepresívom zvyšuje proliferáciu buniek v hippocampe. Toto sa však zistilo iba u potkanov.

Faktory, ktoré inhibujú regeneráciu neurónov u dospelých

- Stres

Početné štúdie ukazujú, že zvýšenie stresu vedie k významnému zníženiu neurónovej regenerácie hippocampu.

Okrem toho, ak je stres chronický, znižuje tak neurogenézu, ako aj prežitie týchto buniek.

- Steroidy

Kortikosteroidy, ako napríklad glukokortikoidy, ktoré sa uvoľňujú počas stresovej reakcie, spôsobujú zníženie hippocampálnej neurogenézy. Opak nastane, ak sa znížia hladiny tejto látky.

Niečo podobné sa deje s gonadálnymi steroidmi. V skutočnosti sa u žien proliferácia neurónov mení v závislosti od hladín steroidov v každej fáze hormonálneho cyklu.

Ak sa estrogény podávajú ženám menej ako 4 hodiny, zvyšuje sa proliferácia neurónov. Ak však podávanie pokračuje až do 48 hodín, je táto proliferácia potlačená.

- Sociálna izolácia

Zdá sa, že sociálne zlyhanie, ako je izolácia, znižuje regeneráciu a prežitie neurónov u zvierat, ako sú opice, myši, potkany a chvosty.

- Zneužívanie drog

Zníženie neurogenézy a prežitia buniek sa ukázalo v dôsledku chronického užívania alkoholu, kokaínu, extázy, nikotínu a opioidov.

Referencie

1. Eriksson, PT, Ekaterina P., Björk-Eriksson, T., Alborn, AM, Nordborg, C., Peterson, DA & Gage, FH (1998). Neurogenéza u dospelých ľudských hipokampov. Nature Medicine, 4, 1313 - 1317.
2. Ernst, AA, Alkass, KA, Bernard, SA, Salehpour, MA, Perl, SA, Tisdale, JA a … Univerzita v Uppsale, TO (2014). Neurogenéza v striatu dospelého ľudského mozgu. Cell, 1072.
3. Gould, E., Beylin, A., Tanapat, P., Reeves, A. & Shors, TJ (1999). Učenie zvyšuje neurogenézu dospelých v hippocampálnej formácii. Náture Neuroscience, 2, 260 - 265.
4. Lieberwirth, C. & Wang, Z. (2012). Sociálne prostredie a neurogenéza v mozgu dospelých cicavcov. Predný Hum. Neurosci., 6, str. 1-19.
5. Lieberwirth, C., Pan, Y., Liu, Y., Zhang, Z. a Wang, Z. (2016). Hipokampálna neurogenéza dospelých: jej regulácia a potenciálna úloha v priestorovom učení a pamäti. Brain Research, 1644: 127-140.
6. Malberg JE, Eisch AJ, Nestler EJ, Duman RS (2000). Chronická antidepresívna liečba zvyšuje neurogenézu u hipokampu dospelých potkanov. J. Neurosci., 20, str. 9104 - 9110.
7. Shors, TJ, Miesegaes, G., Beylin, A., Zhao, M., Rydel, T., & Gould, E. (2001). Neurogenéza u dospelých sa podieľa na tvorbe stopových spomienok. Náture, 410 (6826), 372.
8. Van Praag H., Schinder AF, Christie BR, Toni N., Palmer TD, Gage FH (2002). Funkčná neurogenéza u dospelých hippocampu. Nature; 415 (6875): 1030-4.
9. Yuan, T., Li, J., Ding, F., & Arias-Carrion, O. (2014). Dôkaz neurogenézy dospelých u primátov a človeka. Cell and Tissue Research, (1), 17.