NEUROGENEZA: CHARAKTERYSTYKA I REGULACJA - NEUROPSYCHOLOGIA - 2025

Neurogeneza to narodziny nowych neuronów z komórek macierzystych i progenitorowych komórek. Występuje podczas rozwoju embrionalnego, kiedy tworzy się układ nerwowy. Niedawne dowody wykazały, że neurogeneza trwa u dorosłych naczelnych i ludzi.

Neurony są funkcjonalnymi elementami układu nerwowego i są odpowiedzialne za przetwarzanie i przekazywanie informacji. Wbrew temu, co od dawna uważano, układ nerwowy dorosłego człowieka może generować nowe neurony, to znaczy ma pewną zdolność do regeneracji, więc nowa produkcja neuronów nie ogranicza się tylko do życia embrionalnego i noworodkowego.

Wszystkie ssaki mają komórki, które replikują się w wielu narządach, aw niektórych przypadkach, szczególnie we krwi, skórze i jelitach, komórki macierzyste istnieją przez całe życie, przyczyniając się do szybkiej wymiany komórek.

Na przykład jelito w pełni regeneruje swoje komórki co 10,7 roku. Regeneracja układu nerwowego, a konkretnie mózgu, jest znacznie bardziej ograniczona, ale to nie znaczy, że jej nie ma.

Charakterystyka neurogenezy

Neuron

Owady, ryby i płazy mogą replikować komórki nerwowe przez całe życie. Uważano, że wyjątkiem od tej zasady samonaprawy i ciągłego wzrostu był mózg i rdzeń kręgowy ssaków.

Dziś wiemy, że to długo akceptowane ograniczenie nie jest do końca prawdziwe, ponieważ istnieją dobrze zróżnicowane obszary mózgu, które mogą generować nowe neurony przez całe życie.

Tak więc w dorosłym mózgu przez całe życie istnieją nerwowe komórki macierzyste, które mogą się odnawiać i powodować powstawanie nowych neuronów, astrocytów i oligodendrocytów, podobnie jak w rozwijającym się mózgu.

W tych obszarach mózgu dorosłego ssaka (zakręt zębaty i obszar podkomorowy) znajdują się komórki o aktywności mitotycznej, które można podzielić na dwie grupy:

Komórki macierzyste lub macierzyste

Są to takie, które są w stanie dzielić się w nieskończoność i różnicować się w różne typy wyspecjalizowanych komórek, których cykl komórkowy jest dłuższy niż 28 dni.

Nerwowe komórki progenitorowe

Z 12-godzinnym cyklem komórkowym są to komórki nerwowe o bardziej ograniczonej zdolności do samoodnawiania i ekspansji oraz z potencjałem do różnicowania się w kilka typów neuronów.

Neuronalne komórki progenitorowe i glejowe komórki progenitorowe byłyby komórkami zobowiązanymi do różnicowania się tylko odpowiednio w neurony lub glej. Prekursory neuronalne określone dla określonego typu neuronu mogą być idealnym narzędziem zastępczym w leczeniu uszkodzonego ośrodkowego układu nerwowego.

Regulacja neurogenezy w dorosłym mózgu

Neurogeneza w mózgu dorosłego jest regulowana pozytywnie lub negatywnie przez różne mechanizmy. Ponadto istnieją czynniki wewnętrzne i zewnętrzne, które uczestniczą w takiej regulacji.

Czynniki wewnętrzne obejmują ekspresję genów, cząsteczek, czynników wzrostu, hormonów i neuroprzekaźników; wiek jest kolejnym wewnętrznym czynnikiem zaangażowanym w neurogenezę. Czynniki zewnętrzne obejmują bodźce środowiskowe i farmakologiczne.

-Czynniki wewnętrzne

Genetyczne i molekularne

Wśród czynników genetycznych indukujących neurogenezę i morfogenezę embrionalną można wymienić ekspresję genów. Geny te biorą również udział w regulacji proliferacji i różnicowania komórek w neurogennych obszarach mózgu dorosłego.

Niektóre z tych genów ulegają ekspresji w różnym stopniu w obszarach zarodkowych mózgu dorosłego w odpowiedzi na bodźce lub zmiany chorobowe w tym obszarze.

Czynniki wzrostowe

Ekspresja różnych czynników wzrostu, takich jak czynnik neurotroficzny pochodzenia mózgowego (BDNF) zaangażowany w regulację losów komórek, może determinować wielkość populacji neuronów lub gleju, zarówno w rozwijającym się mózgu, jak iw mózgu dorosłego.

Czynniki te ulegają nadekspresji w różnych modelach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera czy choroba Parkinsona, gdzie uczestniczą jako czynniki chroniące przed uszkodzeniem neuronów lub jako czynniki indukujące podczas tworzenia i różnicowania nowych komórek zastępujących uszkodzone komórki.

W tym kontekście wykazano, że śródmózgowe podanie neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF) do komór mózgowych nasila neurogenezę w opuszce węchowej i hipokampie.

Zatem możemy wywnioskować, że te czynniki wzrostu stymulują neurogenezę w dorosłym mózgu.

Neurotransmitery

Obecnie wiadomo, że różne neuroprzekaźniki uczestniczą jako czynniki regulujące neurogenezę w dorosłym mózgu. Do najczęściej badanych należą glutaminian, serotonina (5-HT), norepinefryna i dopamina.

Glutaminian jest uważany za najważniejszy neuroprzekaźnik dla funkcji mózgu. Wiadomo, że reguluje neurogenezę w hipokampie dorosłych zwierząt.

Udział 5-HT w neurogenezie wykazano w kilku badaniach, tak więc zahamowanie jego syntezy pozwoliło zaobserwować zmniejszenie tempa proliferacji zarówno w hipokampie, jak iw strefie podkomorowej (ZSV) szczurów.

Układ noradrenergiczny jest kolejnym zaangażowanym w neurogenezę w dorosłym mózgu. Wykazano, że hamowanie uwalniania noradrenaliny zmniejsza proliferację komórek w hipokampie.

Wreszcie dopamina jest kolejnym ważnym neuroprzekaźnikiem zaangażowanym w regulację neurogenezy zarówno w strefie podkomorowej, jak iw hipokampie dorosłego mózgu. Zostało eksperymentalnie wykazane, że spadek dopaminy zmniejsza wytwarzanie nowych neuronów, zarówno w okolicy podkomorowej, jak iw zakręcie zębatym hipokampu.

Hormony

Niektóre badania wskazują, że steroidy jajnikowe, a także endogenne estrogeny, mają stymulujący wpływ na proliferację komórek. Jednak steroidy nadnerczy, takie jak kortykosteroidy, hamują proliferację komórek w obszarach takich jak zakręt zębaty hipokampu.

Badanie na szczurach pokazuje, że tempo neurogenezy wzrasta o 65% w czasie ciąży i osiąga szczyt tuż przed porodem, co pokrywa się z poziomem prolaktyny.

Wiek

Wiadomo, że wiek jest jednym z najważniejszych czynników wewnętrznych w regulacji neurogenezy w mózgu.

Neurogeneza w rozwijającym się mózgu jest bardzo wysoka, ale gdy osiągamy dorosłość i wiek, drastycznie spada, chociaż nie zanika całkowicie.

-Czynniki zewnętrzne

Środowiskowy

Neurogeneza nie jest statycznym procesem biologicznym, ponieważ jej tempo jest zmienne i zależy od środowiska. Aktywność fizyczna, wzbogacone środowiska, ograniczenie energii i modulacja aktywności neuronalnej, między innymi, są znane jako pozytywne regulatory neurogenezy.

Zwierzęta żyjące we wzbogaconym środowisku wykazują wzrost neurogenezy w zakręcie zębatym. Jednak u zwierząt żyjących w warunkach stresowych lub w słabo wzbogaconym środowisku neurogeneza w tym obszarze jest osłabiona lub całkowicie zahamowana.

Ponadto zmiany w osi podwzgórze-przysadka-nadnercza, wywołane przez trwałe sytuacje stresowe podczas rozwoju, zmniejszają wytwarzanie nowych komórek w zakręcie zębatym. Zatem wiadomo, że proliferacja komórek w zakręcie zębatym zmniejsza się z powodu działania glukokortykoidów, które są uwalniane w odpowiedzi na stres.

W związku z tym zaobserwowano, jak dobrowolne ćwiczenia i wzbogacanie środowiska poprawiają wydajność młodych i starych myszy w labiryncie wodnym Morrisa (zadanie polegające na testowaniu uczenia się i pamięci zależnych od hipokampu).

Zaobserwowano również, że neurogeneza może być modulowana przez status społeczny zwierząt i prawdopodobnie jest w niej pośredniczona przez cząsteczki, takie jak wspomniany powyżej neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego.

Wreszcie, doświadczenia, które są związane z poprawą funkcji poznawczych, przypuszczalnie robią to poprzez stymulację sieci neuronowej hipokampu.

W rzeczywistości uczenie się zależne od hipokampu jest jednym z głównych regulatorów neurogenezy (badanie). Hipokamp jest odpowiedzialny za tworzenie nowych wspomnień, pamięci deklaratywnej oraz epizodycznej i przestrzennej. Dlatego bardzo ważna jest proliferacja nowych neuronów w tym obszarze mózgu.

Jak wzmocnić neurogenezę?

Po wyjaśnieniu, czym jest neurogeneza i za pomocą jakich czynników jest regulowana, możesz się zastanawiać, czy można coś zrobić, aby zapobiec spadkowi neurogenezy charakterystycznej dla starzenia i stymulować tworzenie nowych neuronów. To twój szczęśliwy dzień, ponieważ odpowiedź brzmi: tak. Oto kilka wskazówek, jak to zrobić.

Ćwiczenie

Spadkowi neurogenezy typowemu dla starzenia można zapobiec lub odwrócić go poprzez wysiłek fizyczny. W rzeczywistości osoby starsze, które ćwiczą przez całe życie, tracą mniej tkanki mózgowej niż osoby prowadzące siedzący tryb życia.

Z drugiej strony, osoby starsze sprawne fizycznie osiągają lepsze wyniki w testach poznawczych niż ich siedzący tryb życia (badanie).

Wzbogacone środowiska

Neurogeneza u dorosłych jest dynamicznie regulowana przez wiele bodźców fizjologicznych.

Czytanie, uczenie się nowych umiejętności, poznawanie nowych ludzi, gry i zadania wymagające myślenia, hobby, podróży lub doświadczeń, takich jak posiadanie dzieci, to między innymi czynności, które stanowią wyzwanie dla naszego poznania z wynikającą z tego plastycznością mózgu i nową produkcją neuronów.

Unikaj chronicznego stresu

Stres to ostra i adaptacyjna reakcja na środowisko, która niejednokrotnie pomaga nam rozwiązywać problemy i unikać potencjalnych zagrożeń.

Jednak nasz sposób życia pełen pracy i zmartwień oznacza, że ​​doświadczamy stałego i chronicznego poziomu stresu, który daleki od adaptacji może powodować poważne problemy fizyczne i psychiczne.

Wykazano, że ten przewlekły stres i wynikający z niego wysoki poziom hormonów nadnerczy, takich jak kortyzol, powoduje śmierć neuronów i zahamowanie neurogenezy (badanie).

Dlatego unikanie stresu za pomocą alternatyw, takich jak joga, relaksacja, dobry odpoczynek i higiena snu, pozwoliłoby uniknąć tej przerażającej śmierci neuronów spowodowanej przewlekłym stresem.

Jeść dobrze

Jedzenie jest nie mniej ważne. Wykazano, że ograniczenie kalorii, przerywany post i dieta bogata w polifenole i wielonienasycone kwasy tłuszczowe korzystnie wpływają na funkcje poznawcze, nastrój, starzenie się i chorobę Alzheimera.

Ze szczególnym uwzględnieniem poprawy plastyczności strukturalnej i funkcjonalnej w hipokampie, zwiększeniu ekspresji czynników neurotroficznych, funkcji synaptycznej i neurogenezy dorosłych (badanie).

Nie oznacza to, że nie jesz lub przechodzisz na dietę, ale że nie jest dobrze jeść, dopóki nie nadymasz się lub nie zjesz przetworzonej żywności. Jedz zdrowo iz umiarem.

Polifenole znajdują się w żywności, takiej jak pestki winogron, jabłko, kakao, owoce, takie jak morele, wiśnie, jagody, granaty itp. Oraz w napojach, takich jak czerwone wino. Są również obecne w orzechach, cynamonie, zielonej herbacie i czekoladzie (ciemna czekolada, a nie mleczna).

Wielonienasycone kwasy tłuszczowe są obecne w tłustych rybach (błękitna ryba), w olejach rybnych i skorupiakach, a także w olejach z nasion i zielonych warzywach liściastych.

Bibliografia

1. Gage, FH (2002). Neurogeneza w mózgu dorosłego. The Journal of Neuroscience, 22 (3), 612-613.
2. Arias-Carrión, O., Olivares-Bañuelos, T. & Drucker-Colin, R. (2007). Neurogeneza w dorosłym mózgu. Journal of Neurology, 44 (9), 541-550.
3. Zhao, C., Deng, W. i Gage, FH (2008). Mechanizmy i implikacje funkcjonalne neurogenezy dorosłych. Celi, 132 (4), 645-660.
4. Ming, GL & Song, H. (2011). Neurogeneza dorosłych w mózgu ssaków: ważne odpowiedzi i ważne pytania. Neuron, 70 (4), 687-702.
5. Murphy, T., Pereira Dias, G. i Thuret, S. (2014). Wpływ diety na plastyczność mózgu w badaniach na zwierzętach i ludziach: Mind the Gap. Plastyczność neuronalna, 2014, 1-32.