Поиск - новости науки и техники

Упражнения для обновления. Человеческий мозг преподносит сюрпризы.

Долгое время считалось, что нервные клетки мозга не восстанавливаются, и тому находились многочисленные экспериментальные подтверждения. Однако оказалось, что точку в этом вопросе ставить преждевременно: сегодня мнения ученых на этот счет расходятся. В апреле в авторитетном журнале по клеточной биологии вышла статья, в которой утверждается, что новые нейроны производятся в течение всей жизни человека, до глубокой старости, что противоречит результатам еще одного недавнего исследования, авторы которого пришли к выводу о прекращении нейрогенеза с окончанием детства. Разобраться в этом корреспондент “Поиска” постаралась в разговоре с российско-американским нейробиологом, профессором Университета Stony Brook и знаменитой лаборатории Cold Spring Harbor (в которую его пригласил Джеймс Уотсон, долгое время ее возглавлявший), руководителем лаборатории стволовых клеток мозга на факультете нано-, био-, информационных и когнитивных технологий МФТИ (созданной по мегагранту РФ) Григорием ЕНИКОЛОПОВЫМ.
– Григорий Николаевич, почему важно понимать механизм рождения новых нейронов – нейрогенеза – что это дает исследователям?
– Новые нейроны появляются из стволовых клеток в эмбриональном состоянии или, как было обнаружено недавно, и во взрослом мозге. Последнее находится в большом противоречии с тем, чему нас всегда учили: клетки мозга не восстанавливаются, и практически все, что мы унаследовали во время рождения, – это и есть тот набор нейронов, с которым предстоит прожить всю жизнь. Оказалось, что есть несколько областей в мозге человека и животных, стволовые клетки которых продуцируют нейроны на протяжении жизни. Хотя этот процесс затухает с возрастом, но главное, что он продолжается после рождения. Одна из этих областей, которая ученым наиболее интересна, – это гиппокамп.
– Почему именно она вызывает интерес?
– Она очень тесно связана с памятью, обучением, эмоциями, ответом на стресс и т.д. Давно известно, что если поврежден гиппокамп, то человек не может формировать новую память. Это бывает видно при болезни Альцгеймера или у пациентов после перенесенных инсультов: если был серьезно поврежден гиппокамп, многое в поведении этих людей может остаться без особых изменений, но они не могут запомнить события, которые происходили полчаса назад. Так что когда появились данные о том, что в гиппокампе во взрослом возрасте могут появляться новые нейроны, то можно было легко себе представить, что, возможно, с ними как-то связано формирование новых памятей. Оказалось, что ситуация более тонкая. Речь идет не просто о запоминании, а о возможности различать похожие, но не идентичные объекты. Вот пример: в офисном здании перед вами несколько комнат, входы в них похожи, но вы запоминаете, в какую именно нужно зайти, потому что помните какие-то небольшие знаки, которые отличают одну от другой. Мы об этом редко задумываемся, но в реальности наш мозг постоянно производит такие сравнения и вычисления, и эта способность различения близкородственных предметов часто ослабевает при определенных нейродегенератвных заболеваниях. Известно, например, что больные с Альцгеймером могут теряться в городе, потому что им трудно различить какие-то очень похожие места. Именно за этот процесс, видимо, отвечают новые нейроны. 
– Означает ли это, что Альц­геймер может быть обратим?
– К сожалению, пока мы не знаем, как этого добиться. Нейроны гиппокампа особенно чувствительны, поэтому при Альцгеймере они в первую очередь начинают деградировать, и общее падение памяти у больных, скорее всего, происходит от этого. Часть проявлений болезни, возможно, действительно связана со снижением нейрогенеза. Но нужно помнить, что при этом заболевании в мозге происходит много других изменений. 
Однако новые нейроны важны не только для возможности различения близкородственных ситуаций, но и для ответа на стресс или прием антидепрессантов; существует много разных поведенческих реакций, которые, видимо, связаны с нейрогенезом. 
– Можно ли говорить о том, что чем больше новых нейронов рождается во взрослом мозге, тем лучше? 
– Почти все, что идет на пользу человеку, – уменьшение стресса, физические упражнения, антидепрессанты – коррелирует (происходит параллельно) с увеличением числа новых нейронов. И наоборот: депрессия, хронический стресс, химиотерапия, радиотерапия ведут к замедлению процесса появления новых нейронов. Это не доказывает, что хорошее настроение зависит от нейрогенеза, но примеров такой взаимосвязи, когда увеличение нейрогенеза коррелирует с какими-то положительными стимулами, а его снижение – с негативными событиями, очень много. 
– Возможно ли с помощью каких-то препаратов “раскачать”, усилить процесс нейрогенеза?
– Я неспроста говорил о большом количестве примеров, когда увеличение нейрогенеза коррелирует с улучшением когнитивных способностей, памяти, настроения. И хотя не каждый раз и не для каждого случая показано, что одно именно зависит от другого, а не просто идет рука об руку, несколько крупных компаний прикладывают сегодня очень большие усилия, чтобы попытаться найти лекарства или какие-то подходы для того, чтобы увеличить нейрогенез в гиппокампе. Но похожего результата можно добиться и за счет физических упражнений, и за счет обогащенной жизненной среды. Другими словами, все то, что мы привыкли ассоциировать с ЗОЖ (физкультура, насыщенная жизнь, новые впечатления и ощущения),  увеличивает, как минимум, у животных, появление новых нейронов. 
– Несколько месяцев назад “Поиск” сообщал о статье, авторы которой утверждают, что человеческий нейрогенез после 15 лет затухает и у взрослых людей он очень низок. А спустя пару недель появилась статья другой группы ученых, в которой утверждается прямо противоположное: гиппокампальный нейрогенез продолжается практически без изменений до старости. Кому же верить?
– Это вопрос сложный, и пока трудно вынести какой-то определенный вердикт. И одна, и другая лаборатория очень высокого уровня, и они использовали один и тот же подход. Но нужно помнить, что доказательства того, что у взрослого человека поддерживается нейрогенез, очень разные и получены они не одним методом, а тремя-четырьмя совершенно неперекрывающимися способами. И все эти методы говорят об одном и том же, что если производство нейронов у взрослых людей и падает, то все-таки у них сохраняется достаточно высокий уровень нейрогенеза. И это, возможно, является огромным ресурсом, на который можно опереться. Конечно, во взрослом возрасте нейрогенез меньше, чем у детей. Вопрос, скорее, в том, действительно ли он падает до каких-то ничтожных значений, как утверждается в одних работах, или все-таки у взрослого человека продолжают появляться сотни, если не тысячи, новых нейронов каждый день, как сообщается в других. 
– Может быть, дело в том, что исследования на человеческом мозге технически очень сложны?
– Конечно. Мы с очень высокой точностью можем что-то сказать пока только о животных. Недавно у нас вышла статья, в которой мы описываем методы, позволяющие исключительно точно характеризовать разные популяции стволовых клеток и, например, разбить длинный каскад превращений и перехода от стволовых клеток к новым нейронам на отдельные этапы. Но ни один из этих методов не подходит человеку, потому что у животных мы можем исследовать живой мозг. С человеком практически все исследования предполагают работу с материалом умершего. И здесь накапливается огромное количество технических трудностей, имеют значение очень многие факторы, например, то, насколько быстро после смерти взяты образцы для исследования, как готовили ткань, как проводили ее анализ и так далее. Возможно, расхождения в выводах статей как раз и связаны с этими небольшими подробностями. С мышками проще. Мы сейчас много работаем с грызунами-подростками, и это вполне адекватные модели.
– В физтеховской лаборатории, которой вы руководите, изучается влияние низких доз радиации на мозг. Чем привлекательна эта тема?
– Здесь несколько причин. Одна из них – радиация очень легко убивает делящиеся стволовые клетки, которые потом превратятся в нейроны. На уничтожении делящихся клеток, собственно, и основана радиотерапия опухолей. Давно было показано, что при сильной радиации клетки-предшественники (или стволовые клетки) погибают, новых нейронов становится меньше и это ведет к падению, как минимум, у животных, их когнитивных способностей, памяти и т.д. 
– Как это может проявляться у людей?
– Появляется все больше данных о том, что, скажем, у детей, которым из-за лейкемии или каких-то других раковых заболеваний приходится подвергаться многократному воздействию радиотерапии, накапливается некоторое отставание в интеллектуальном развитии. Оно  впоследствии может быть скомпенсировано, но, тем не менее, вопрос о том, нет ли здесь какой-то связи с подавленным нейрогенезом и нельзя ли защитить стволовые клетки мозга во время радиотерапии, поднимается все чаще. Впрочем, это относится к довольно большим дозам радиации. 
Более редкий и даже экзотический пример – космические полеты. На Земле мы защищены от большого количества радиоактивных частиц магнитным полем нашей планеты. Но как только человек пересечет этот пояс и полетит, например, на Марс, эта проблема станет вполне реальной. Там космонавты встретятся с таким типом радиации, к которому мы на Земле не привыкли и который, как показано в наших в экспериментах, очень сильно влияет на нейрогенез. Это не огромные дозы, поэтому маловероятно, что они спровоцируют у космонавтов раковые заболевания, но что будет с мозгом, не очень понятно. Длительный космический полет – это сверхсложная и ответственная миссия. И хотя в космос посылают самых подготовленных людей, интеллектуальные способности которых на высочайшем уровне и позволяют принимать адекватные решения в опасной ситуации, все равно  возможные мозговые изменения у человека, который целый год летит на Марс, а потом обратно (и в это время у него из-за воздействия космической радиации начинается ухудшение памяти или депрессия), становятся критичными и для самого космонавта, и для миссии.
А есть совсем другая проблема, и это уже ближе к тому, чем мы занимаемся: малые дозы радиации. Мы все время с ними встречаемся, проходя, например, разные медицинские процедуры, которые связаны с облучением в очень маленьких дозах. Эти дозы в обычном понимании безвредны. Могут ли они влиять на нейрогенез и деление стволовых клеток – этот вопрос по-прежнему остается открытым. Говоря про низкие дозы радиации, надо понимать, что пока не очень ясно, к чему же они могут привести. Например, не может ли быть такого, что при этом происходит какая-то стимуляция деления стволовых клеток и мозгу становится даже лучше? Пока у нас нет данных считать, что низкие дозы радиации – это обязательно плохо. Для того чтобы это выяснить, на факультете нано-, био-, информационных и когнитивных технологий Физтеха и была основана наша лаборатория, которая работает на базе Курчатовского института, где, кстати, ученых тоже интересуют подобные вопросы. На это были направлены наш мегагрант, а также еще несколько грантов РНФ и РФФИ. Тема очень большая и является некой “шапкой” для наших исследований, которые ориентированы не только на исследование влияния радиации, но и на разработку новых подходов к тому, как изучать нейрогенез, на создание новых моделей нейрогенеза, новых методик изучения деления стволовых клеток. 
– Приятно слышать, что столь серьезные и актуальные исследования ведутся под вашим руководством в России.
– Когда я получал мегагрант, главная идея была в том, что российские исследователи будут ездить в мою американскую лабораторию, перенимать опыт и возвращаться назад, обеспечивая тесное взаимодействие между двумя научными структурами. Действительно, все обучавшиеся в американской лаборатории сотрудники вернулись и работают в России, но благодаря этим стажировкам сейчас создалась очень интенсивная связь между учеными:  теперь один и тот же эксперимент, который делается в России или Америке, обсуждается всеми участниками. На этом синергизме нам удалось создать чрезвычайно сильную научную группу, и, надеюсь, мы сумеем сохранить ее активность.
Беседовала Светлана БЕЛЯЕВА
Фото Николая Степаненкова

Нет комментариев