Исследователи из Бостонского университета выяснили, как новые нейроны буквально прокладывают путь сквозь плотные ткани мозга певчих птиц. Почему у людей этот механизм отключен, какие опасности он несет для памяти и дает ли это надежду на восстановление нервных клеток во взрослом возрасте — в подробном обзоре дальше.
Представьте себе крошечное создание, умещающееся на ладони, которое способно не просто запоминать мелодии, а учить их заново на протяжении всей жизни.
Речь идет о зебровой амадине — австралийской певчей птице, чей талант к вокальной импровизации давно сделал ее любимым объектом для изучения в нейробиологических лабораториях. Но недавно мозг этой птахи преподнес ученым сюрприз, который выходит далеко за рамки орнитологии и заставляет нас совершенно иначе взглянуть на устройство собственной головы.
В стенах Колледжа искусств и наук Бостонского университета, а также при участии местных центров нейрофотоники и системной нейронауки, группа исследователей заглянула внутрь живого мозга с беспрецедентной детализацией. Используя метод коннектомики на основе мощной электронной микроскопии, ученые хотели просто рассмотреть, как именно рождаются и мигрируют новые нейроны — процесс, известный как нейрогенез.
Они ожидали увидеть аккуратное, бережное путешествие молодых клеток, обходящих зрелые структуры стороной, словно пешеходы — ценные клумбы в парке. Реальность оказалась куда более драматичной.
Оказалось, что нейроны в мозге взрослой амадины ведут себя не как вежливые гости, а как бесстрашные геологи в непроходимых джунглях. Исследователи наблюдали картину, которая их ошеломила: молодые клетки буквально туннелируют сквозь уже существующую, плотно упакованную нервную ткань.
Они не ищут обходных путей, а продавливаются вперед, сжимая и деформируя зрелые нейроны и их отростки, чтобы занять свое место в общей электрической цепи. Этот процесс, описанный в журнале Current Biology, получил меткое название "туннелирование нейронов".
Почему же это открытие так важно для каждого из нас?
Дело в том, что способность мозга к обновлению — это огромное эволюционное преимущество, которое люди, увы, почти полностью утратили. Наш с вами мозг, как и мозг большинства млекопитающих, выходит "с конвейера" уже с практически полным комплектом нейронов.
Все последующие годы он работает на версии 1.0, тогда как кожа, печень или сердце могут восстанавливать свои клетки снова и снова. У рыб, рептилий и птиц всё иначе — их мозг чинится и обновляется постоянно, и зебровая амадина в этом деле абсолютный чемпион.
Именно это сравнение и породило два главных вопроса, над которыми сейчас бьются в Бостонском университете.
Вопрос первый и тревожный: не является ли нейрогенез той ценой, которую слишком опасно платить за сохранение памяти? Ведь если новые нейроны в буквальном смысле слова прорывают туннели через хранилища нашего жизненного опыта, они рискуют разрушить хрупкие синаптические связи, в которых закодированы наши воспоминания и навыки. Исследователи не исключают, что человеческий мозг в ходе эволюции сознательно "отключил" активное рождение нейронов во взрослом возрасте, чтобы защитить личность человека от хаотичной перезаписи данных. Такая "блокировка" могла стать защитным механизмом, платой за долгую и стабильную память, но одновременно сделала нас уязвимыми перед нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера.
Вопрос второй — и он вселяет надежду. Раньше считалось, что восстановление человеческого мозга невозможно из-за отсутствия так называемых глиальных каркасов. У зародыша эти структуры работают как рельсы или магистрали, направляя молодые нейроны туда, куда нужно. После рождения у людей эти "рельсы" разбираются, и миграция, как думали ученые, останавливается навсегда. Но наблюдения за амадинами опровергают этот догмат. Птицы прекрасно обходятся без глиальных направляющих. Их нейроны-туннелеры двигаются сквозь целину, полагаясь только на собственную механику и химические сигналы.
Это означает, что для запуска регенерации в человеческом мозге вовсе не обязательно заново выстраивать сложнейшие эмбриональные каркасы.
Если исследователи из Лаборатории сравнительной когнитивной психологии Бостонского университета сумеют расшифровать генетический код этого путешествия, понять, какие именно гены заставляют клетку продавливаться вперед и когда подавать сигнал "стоп", перед медициной откроется фантастическая перспектива.
Речь идет о потенциальной терапии на основе стволовых клеток, которая однажды сможет мягко запускать точечный нейрогенез в поврежденных участках мозга человека — без риска разрушить при этом нашу личность.
Конечно, путь от лабораторного наблюдения за зебровой амадиной до лечения болезни Паркинсона у человека неблизкий.
Сейчас ученые погружаются в еще более тонкие материи: с помощью секвенирования РНК отдельных клеток они пытаются подслушать молекулярный диалог между нейронами-путешественниками и тканями, сквозь которые они проходят.
Как клетка предупреждает соседей о своем вторжении? Как она понимает, что пора остановиться и начать работать, а не ползти дальше? Ответы на эти вопросы помогут не только в борьбе со старением мозга, но и в понимании агрессивного поведения некоторых метастатических раковых клеток, использующих схожую технику туннелирования.
Выражение "птичьи мозги" долгое время служило обидным упрощением. Но, как показывают исследования Бостонского университета, именно в этой миниатюрной, но невероятно пластичной биологической системе может скрываться ключ к одной из величайших загадок нейробиологии.
Возможно, наблюдая за тем, как крохотная амадина учит новую трель, мы стоим на пороге эпохи, когда человеческий мозг тоже сможет позволить себе роскошь обновления.
#нейрогенез #мозг #нейронауки #БостонскийУниверситет #регенерация #память #здоровьемозга #научныеоткрытия #CurrentBiology #певчиептицы
