Pasti, anda sering mendengar pernyataan: "Sel saraf tidak pulih." Walau bagaimanapun, salah tanggapan yang salah ini baru-baru ini dibantah oleh para saintis.
Pada 15 Oktober 1999, jurnal Science menerbitkan kajian oleh Elizabeth Gould dan Charles Gross, pegawai Jabatan Psikologi di Universiti Princeton. Ini menunjukkan bahawa otak primata yang hebat menghasilkan beberapa ribu neuron baru setiap hari sepanjang hayat. Proses ini telah disebut neurogenesis. Pada tahun yang sama, didapati bahawa neurogenesis juga dilakukan di otak manusia. Namun, proses itu sendiri ditemui lebih awal.
Pada tahun 1965, saintis Dzhokhev Altman menjumpainya di hippocampus (bahagian otak) seekor tikus, dan 15 tahun kemudian, seorang pekerja Universiti Rockefeller Fernando Notteb menjumpainya di kenari. Menurut penemuan Notteba, burung penyanyi membentuk sel saraf di "pusat vokal" otak mereka.
Walaupun begitu, walaupun sel saraf dipulihkan, tidak perlu mengurus neuron, kerana, seperti yang anda ketahui, selalunya mati dalam keadaan tekanan yang teruk, dengan kecederaan, keracunan, dan lain-lain. Walau bagaimanapun, fungsi sel saraf mati diambil alih oleh sel hidup … Jadi, satu sel saraf yang sihat dapat menggantikan hingga sembilan mati.
Ungkapan popular "Sel saraf tidak pulih" dianggap oleh semua orang sejak kecil sebagai kebenaran yang tidak dapat diubah. Walau bagaimanapun, aksioma ini tidak lebih dari sekadar mitos, dan data saintifik baru membantahnya.
Alam meletakkan margin keselamatan yang sangat tinggi di otak yang sedang berkembang: semasa embriogenesis, banyak neuron terbentuk. Hampir 70% daripadanya mati sebelum kelahiran anak. Otak manusia terus kehilangan neuron setelah dilahirkan, sepanjang hayat. Kematian sel ini diprogramkan secara genetik. Sudah tentu, bukan sahaja neuron mati, tetapi juga sel-sel badan yang lain. Hanya semua tisu lain yang mempunyai keupayaan regeneratif yang tinggi, iaitu sel-selnya membelah, menggantikan yang mati. Proses regenerasi paling aktif dalam sel epitelium dan organ hematopoietik (sumsum tulang merah). Tetapi ada sel-sel di mana gen yang bertanggungjawab untuk pembiakan mengikut pembelahan disekat. Sebagai tambahan kepada neuron, sel-sel ini merangkumi sel-sel otot jantung. Bagaimana orang berjaya mengekalkan kecerdasan sehingga usia tua,sekiranya sel saraf mati dan tidak diperbaharui?
Video promosi:
Salah satu penjelasan yang mungkin: tidak semua neuron "berfungsi" secara serentak dalam sistem saraf, tetapi hanya 10% neuron. Fakta ini sering disebut dalam kesusasteraan popular dan bahkan ilmiah. Saya telah berulang kali membincangkan kenyataan ini dengan rakan-rakan dalam dan luar negara saya. Dan tidak ada yang memahami dari mana asal angka ini. Sebarang sel hidup dan "berfungsi" pada masa yang sama. Dalam setiap neuron, proses metabolik berlaku sepanjang masa, protein disintesis, impuls saraf dihasilkan dan dihantar. Oleh itu, meninggalkan hipotesis neuron "berehat", marilah kita beralih kepada salah satu sifat sistem saraf, iaitu keplastikan yang luar biasa.
Makna keplastikan adalah bahawa fungsi sel saraf mati diambil alih oleh "rakan sekerja" mereka yang masih hidup, yang meningkat dalam ukuran dan membentuk hubungan baru, mengimbangi fungsi yang hilang. Kecekapan kompensasi yang tinggi, tetapi tidak terhad, dapat digambarkan oleh contoh penyakit Parkinson, di mana terdapat kematian neuron secara beransur-ansur. Ternyata sehingga sekitar 90% neuron di otak mati, gejala klinikal penyakit ini (gemetar anggota badan, keterbatasan mobiliti, berjalan tidak stabil, demensia) tidak muncul, iaitu, orang itu kelihatan sihat secara praktikal. Ini bermaksud bahawa satu sel saraf yang hidup dapat menggantikan sembilan yang mati.
Tetapi keplastikan sistem saraf bukanlah satu-satunya mekanisme yang memungkinkan pemeliharaan kecerdasan hingga usia tua yang matang. Alam juga mempunyai kekurangan - kemunculan sel saraf baru di otak mamalia dewasa, atau neurogenesis.
Laporan pertama mengenai neurogenesis muncul pada tahun 1962 dalam jurnal sains berprestij Science. Artikel itu bertajuk "Adakah Neuron Baru Membentuk di Otak Mamalia Dewasa?" Penulisnya, Profesor Joseph Altman dari Universiti Purdue (AS), dengan bantuan arus elektrik, memusnahkan salah satu struktur otak tikus (badan genikulat lateral) dan menyuntikkan bahan radioaktif yang menembusi sel-sel yang baru muncul. Beberapa bulan kemudian, saintis menemui neuron radioaktif baru di thalamus (bahagian depan otak) dan korteks serebrum. Selama tujuh tahun ke depan, Altman menerbitkan beberapa kajian lagi yang membuktikan kewujudan neurogenesis di otak mamalia dewasa. Namun, pada tahun 1960-an, karyanya hanya menimbulkan keraguan di kalangan ahli sains saraf, perkembangannya tidak mengikutinya.
Dan hanya dua puluh tahun kemudian neurogenesis "ditemui semula", tetapi sudah ada di otak burung. Banyak penyelidik burung penyanyi telah memperhatikan bahawa pada setiap musim kawin, burung kenari lelaki Serinus canaria menyanyikan lagu dengan "lutut" baru. Lebih-lebih lagi, dia tidak menggunakan latihan baru dari saudara-saudaranya, kerana lagu-lagu itu diperbarui secara terpisah. Para saintis mula mengkaji secara terperinci pusat vokal utama burung, yang terletak di bahagian otak yang khas, dan mendapati bahawa pada akhir musim kawin (di kenari jatuh pada bulan Ogos dan Januari), sebahagian besar neuron pusat vokal mati, mungkin disebabkan oleh beban fungsi yang berlebihan … Pada pertengahan 1980-an, Profesor Fernando Notteboom dari Universiti Rockefeller (AS) berjaya menunjukkanbahawa pada kenari lelaki dewasa, proses neurogenesis berlaku di pusat vokal secara berterusan, tetapi bilangan neuron yang terbentuk tertakluk kepada turun naik bermusim. Puncak neurogenesis pada kenari berlaku pada bulan Oktober dan Mac, iaitu, dua bulan setelah musim kawin. Itulah sebabnya "perpustakaan muzik" lagu-lagu kenari lelaki sentiasa dikemas kini.
Pada akhir 1980-an, neurogenesis juga ditemui pada amfibi dewasa di makmal saintis Leningrad, Profesor A. L. Polenov.
Dari mana asalnya neuron baru jika sel saraf tidak berpecah? Sumber neuron baru pada burung dan amfibi ternyata sel stem neuronal dari dinding ventrikel otak. Semasa perkembangan embrio, dari sel-sel inilah sel-sel sistem saraf terbentuk: sel-sel neuron dan glial. Tetapi tidak semua sel induk berubah menjadi sel-sel sistem saraf - beberapa di antaranya "bersembunyi" dan menunggu di sayap.
Telah ditunjukkan bahawa neuron baru timbul dari sel induk organisma dewasa dan di vertebra bawah. Namun, memerlukan masa hampir lima belas tahun untuk membuktikan bahawa proses yang serupa berlaku pada sistem saraf mamalia.
Perkembangan ilmu saraf pada awal tahun 1990-an menyebabkan penemuan neuron "baru lahir" di otak tikus dan tikus dewasa. Mereka banyak dijumpai di bahagian otak kuno yang evolusi: mentol penciuman dan korteks hippocampal, yang terutama bertanggungjawab untuk tingkah laku emosi, tindak balas tekanan dan pengaturan fungsi seksual mamalia.
Sama seperti pada burung dan vertebrata bawah, pada mamalia, sel stem neuronal terletak berhampiran ventrikel lateral otak. Transformasi mereka menjadi neuron sangat intensif. Pada tikus dewasa, kira-kira 250,000 neuron terbentuk dari sel induk setiap bulan, menggantikan 3% daripada semua neuron di hipokampus. Jangka hayat neuron sedemikian sangat tinggi - sehingga 112 hari. Sel induk saraf bergerak jauh (kira-kira 2 cm). Mereka juga dapat berhijrah ke mentol penciuman, berubah menjadi neuron di sana.
Mentol penciuman otak mamalia bertanggungjawab untuk persepsi dan pemprosesan utama pelbagai bau, termasuk pengiktirafan feromon - bahan yang dalam komposisi kimianya dekat dengan hormon seks. Tingkah laku seksual pada tikus diatur terutamanya oleh pengeluaran feromon. Hippocampus terletak di bawah hemisfera serebrum. Fungsi struktur kompleks ini dikaitkan dengan pembentukan memori jangka pendek, realisasi emosi tertentu dan penyertaan dalam pembentukan tingkah laku seksual. Kehadiran neurogenesis berterusan dalam mentol penciuman dan hippocampus pada tikus dijelaskan oleh fakta bahawa pada tikus struktur ini menanggung beban fungsi utama. Oleh itu, sel-sel saraf di dalamnya sering mati, yang bermaksud bahawa mereka perlu diperbaharui.
Untuk memahami keadaan apa yang mempengaruhi neurogenesis pada hippocampus dan mentol penciuman, Profesor Gage dari Salk University (USA) membina sebuah bandar mini. Tikus-tikus bermain di sana, melakukan pendidikan jasmani, mencari jalan keluar dari labirin. Ternyata pada tikus "urban", neuron baru muncul dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada saudara-mara pasif mereka, yang terperangkap dalam kehidupan rutin di vivarium.
Sel stem dapat dikeluarkan dari otak dan dipindahkan ke bahagian lain dari sistem saraf, di mana ia menjadi neuron. Profesor Gage dan rakan-rakannya melakukan beberapa eksperimen serupa, yang paling mengagumkan adalah yang berikut. Sekeping tisu otak yang mengandungi sel induk ditransplantasikan ke retina mata tikus yang hancur. (Dinding dalaman mata yang sensitif cahaya mempunyai asal "gugup": ia terdiri daripada neuron - batang dan kerucut yang diubah. Apabila lapisan sensitif cahaya dimusnahkan, kebutaan masuk.) Sel stem otak yang ditransplantasikan berubah menjadi neuron retina, prosesnya mencapai saraf optik, dan tikus kembali penglihatan! Lebih-lebih lagi, semasa transplantasi sel induk otak menjadi mata utuh, tidak ada transformasi yang terjadi dengannya. Mungkin, apabila retina rosak, beberapa bahan dihasilkan (contohnya,faktor pertumbuhan yang disebut), yang merangsang neurogenesis. Walau bagaimanapun, mekanisme sebenar fenomena ini masih belum jelas.
Para saintis menghadapi tugas untuk menunjukkan bahawa neurogenesis berlaku bukan hanya pada tikus, tetapi juga pada manusia. Untuk tujuan ini, penyelidik di bawah bimbingan Profesor Gage baru-baru ini menjalankan kerja sensasi. Di salah satu klinik barah Amerika, sekumpulan pesakit dengan neoplasma malignan yang tidak dapat disembuhkan mengambil ubat kemoterapi bromodioxyuridine. Bahan ini mempunyai sifat penting - keupayaan untuk berkumpul di sel-sel yang membahagi pelbagai organ dan tisu. Bromodioxyuridine dimasukkan ke dalam DNA sel ibu dan disimpan dalam sel anak perempuan setelah sel ibu membelah. Kajian patologi menunjukkan bahawa neuron yang mengandungi bromodioxyuridine terdapat di hampir semua bahagian otak, termasuk korteks serebrum. Jadi neuron ini adalah sel baru yang muncul dari pembelahan sel induk. Penemuan itu mengesahkan bahawa proses neurogenesis juga berlaku pada orang dewasa. Tetapi jika neurogenesis pada tikus hanya terjadi pada hippocampus, maka pada manusia, kemungkinan ia dapat menangkap kawasan otak yang lebih luas, termasuk korteks serebrum.
Kajian terbaru menunjukkan bahawa neuron baru di otak orang dewasa dapat terbentuk bukan hanya dari sel stem neuronal, tetapi juga dari sel stem darah. Penemuan fenomena ini menyebabkan euforia di dunia saintifik. Namun, penerbitan dalam jurnal "Nature" pada Oktober 2003 menyejukkan minda yang bersemangat dalam banyak hal. Ternyata sel stem darah memang menembusi otak, tetapi tidak berubah menjadi neuron, tetapi bergabung dengan mereka, membentuk sel-sel binuklear. Kemudian nukleus "lama" neuron dihancurkan, dan digantikan oleh inti sel baru darah "baru". Di dalam badan tikus, sel stem darah bergabung terutamanya dengan sel-sel raksasa dari sel cerebellum - Purkinje, walaupun ini jarang terjadi: hanya beberapa sel yang bergabung yang dapat dijumpai di seluruh otak kecil. Peleburan neuron yang lebih kuat berlaku di otot hati dan jantung. Masih belum jelas apa makna fisiologi dalam hal ini. Salah satu hipotesisnya ialah sel stem darah membawa bahan genetik baru, yang, memasuki sel cerebellar "lama", memperpanjang umurnya.
Jadi, neuron baru boleh timbul dari sel stem walaupun di otak orang dewasa. Fenomena ini sudah banyak digunakan untuk rawatan pelbagai penyakit neurodegenerative (penyakit disertai dengan kematian neuron di otak). Persediaan sel stem untuk pemindahan diperoleh dengan dua cara. Yang pertama adalah penggunaan sel stem neuronal, yang terletak di sekitar ventrikel otak pada kedua embrio dan orang dewasa. Pendekatan kedua adalah penggunaan sel induk embrio. Sel-sel ini terletak di jisim sel dalam pada peringkat awal pembentukan embrio. Mereka mampu berubah menjadi hampir semua sel di dalam badan. Cabaran terbesar dalam bekerja dengan sel embrio adalah menjadikannya berubah menjadi neuron. Teknologi baru memungkinkan untuk melakukan ini.
Beberapa hospital di Amerika Syarikat telah membentuk "perpustakaan" sel stem neuronal yang berasal dari tisu embrio, dan sedang dipindahkan ke pesakit. Percubaan pertama untuk transplantasi memberikan hasil yang positif, walaupun hari ini doktor tidak dapat menyelesaikan masalah utama transplantasi seperti itu: penggandaan sel stem yang berleluasa dalam 30-40% kes menyebabkan pembentukan tumor ganas. Setakat ini, tidak ada pendekatan yang dijumpai untuk mencegah kesan sampingan ini. Tetapi, walaupun demikian, transplantasi sel induk pasti akan menjadi salah satu pendekatan utama dalam rawatan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson, yang telah menjadi momok negara maju.
Tisu saraf dipulihkan pada usia berapa pun, - yakin Profesor neurosains Jerman terkenal di University of Göttingen Harold Huther. - Pada usia 20 tahun, prosesnya sangat sengit, dan pada usia 70 - perlahan. Tetapi ia berlaku.
Saintis itu menyebut sebagai contoh pemerhatian rakan-rakan Kanada dari biarawati tua - 100 tahun atau lebih. Pencitraan resonans magnetik menunjukkan: otak mereka berada dalam keadaan teratur - tidak ada manifestasi demensia pikun.
Dan keseluruhannya, menurut pendapat profesor, adalah cara hidup dan pemikiran wanita-wanita ini, yang secara harfiah memulihkan struktur otak dan kekonduksian mereka. Dan keajaiban serupa terjadi kerana para biarawati itu sederhana, mempunyai idea yang stabil mengenai struktur dunia, kedudukan hidup yang aktif dan berdoa, dengan harapan dapat mengubah orang menjadi lebih baik.
Huther menjelaskan bahawa pemusnah utama sel saraf adalah tekanan, yang juga menekan kemampuan otak untuk tumbuh semula. Dan keharmonian dengan diri sendiri menyumbang kepadanya. Dan inilah yang dinasihatkan oleh profesor dalam hal ini: untuk mengukur impian dengan kenyataan, dapat mengatur kehidupan anda, dan tidak pergi, seperti yang mereka katakan, dengan arus, untuk memahami erti kehidupan - sekurang-kurangnya anda sendiri, untuk mempunyai hubungan sosial yang kuat - hubungan baik dengan sebilangan besar orang - terutama yang rapat.
Dan lebih jauh lagi. Menurut Huter, tidak ada yang membantu pertumbuhan semula sel saraf lebih daripada masalah yang mana seseorang telah menemui jalan keluarnya. Dan agar masalahnya tidak terlalu membebankan, guru besar mengesyorkan mempelajari sesuatu. Walaupun pada usia tua. Untuk mengekalkan rasa seumur hidup.
Kelajuan pertumbuhan semula sel-sel saraf diukur oleh saintis Sweden dari Karolinska Institute. Ternyata ia dapat mencapai 700 neuron baru setiap hari.
Para penyelidik dibantu oleh … ujian nuklear darat, yang dilakukan pada 50-an abad yang lalu. Kemudian mereka mencemarkan persekitaran dengan isotop radioaktif - karbon-14. Tetapi tahapnya menurun setelah peledakan bom atom di atmosfera dilarang pada tahun 1963.
Sel-sel saraf orang-orang yang telah menangkap letupan nuklear tanah "menghisap" isotop dalam peningkatan kepekatan. Ia tertanam dalam helai DNA. Para saintis menggunakannya untuk apa yang disebut sebagai radiokarbon mengenai tisu hidup. Karbon-14 memungkinkan untuk menentukan usia sel. Dan ternyata mereka - sel saraf - muncul pada masa yang berlainan. Iaitu, bersama dengan yang lama, yang baru dilahirkan.
Begitu juga, orang Kanada di University of Toronto telah membuktikan bahawa sel-sel otot jantung mampu tumbuh semula. Pam hidup seorang lelaki berusia 25 tahun mampu menghasilkan sel yang baru lahir dalam jumlah hingga 1 peratus setiap tahun dari berat organ. Menjelang usia 75 tahun, produktiviti "kilang" turun menjadi 0.45 peratus. Tetapi ia tidak hilang sama sekali.
Mengapa kita tidak ingat masa kecil kita?
Nampaknya penyelidik Kanada di Makmal Neurobiologi di Hospital untuk Kanak-kanak Sakit di Toronto telah mengetahui mengapa kebanyakan orang dewasa tidak mengingati apa yang berlaku pada mereka dalam tiga tahun pertama kehidupan mereka.
"Bukannya anak-anak tidak pandai membentuk kenangan," kata Katherine Akers, salah seorang penulis kajian. Mereka bentuk dengan sangat baik. Semasa anak perempuan saya berumur 3 tahun, saya membawanya ke kebun binatang. Dia memberitahu secara terperinci tentang semua yang dilihatnya. Sekarang dia berumur 5 tahun - sama sekali dia tidak ingat bahawa dia berada di kebun binatang.
Eksperimen menunjukkan bahawa peristiwa lama terhapus dari ingatan. Dihapus semasa kelahiran sel-sel otak baru.
Minum dan semakin bijak?
Para saintis Sweden yang sama membuat kesimpulan yang mengejutkan. Sekiranya hasil skandal dari penyelidikan mereka baru-baru ini dapat dipercayai, sel-sel saraf baru juga tumbuh dari minum biasa. Mereka tumbuh bukan hanya di mana sahaja, tetapi di bahagian kepala - sebahagian besar, nampaknya, bahagian tubuh alkoholik yang rentan.
Namun, para saintis kecewa, tidak semuanya tidak berawan. Seiring dengan sel, keinginan untuk alkohol juga bertambah. Dalam eksperimen Sweden, tikus, yaitu, mereka disiram, memang diperkaya dengan sel saraf. Tetapi pada masa yang sama mereka mula memilih vodka daripada air. Menurut Profesor Stefan Brin, ketua penyelidikan, ini menjelaskan hakikat bahawa orang boleh beralih dari penggunaan alkohol sederhana ke alkohol tanpa had dengan cepat.
