Neurogeneza - jak generowane są nowe neurony?

Neurogeneza zdecydowanie nie jest procesem statycznym. Jest to działanie dynamiczne. Modulowana i regulowana jest przez najróżniejsze czynniki, które stanowią reakcję na potrzeby naszego mózgu. 

Przejrzane i zatwierdzone przez: biolog Cesar Paul González.

Napisany przez Equipo Editorial

Ostatnia aktualizacja: 16 czerwca, 2023

Neurogeneza, czyli generacja nowych neuronów w mózgu człowieka i odkrycie, że proces ten wciąż jest aktywny w dorosłości – zmodyfikowało pojęcie plastyczności i umiejętności mózgu. Ujawniło to nowe mechanizmy, które gwarantują homeostazę układu nerwowego. Co oznacza to dla każdego z nas, dowiesz się z tego artykułu.

Plastyczność mózgu odnosi się do zdolności tego organu do zmiany swojej struktury i funkcji w procesie dojrzewania i uczenia się, a także w obliczu uszkodzeń neuronów, które występują w niektórych chorobach.

Przede wszystkim, koncepcja ta zakłada, że mózg jest elastycznym organem, który reaguje na najróżniejsze czynniki, które mogą wpływać zarówno pozytywnie jak i negatywnie na tworzenie się nowych neuronów. Te ostatnie z kolei mogą generować efekty korzystne dla naszego mózgu. 

Tworzenie się nowych neuronów w mózgu znane jest nam od 1966 roku. Jednak upłynęło wiele czasu, zanim udowodniono naukowo ten fakt. Dlaczego tyle to trwało? Wcześniej nie znano faktu istnienia w mózgu neuronalnych komórek macierzystych.

Od tego czasu wiadomo, że w mózgu dorosłego człowieka istnieją dwa regiony, w których zachodzi aktywny i ciągu proces neurogenezy. Są to zakręt zębaty hipokampa i opuszki węchowe.

Neurogeneza – na czym polega?

Stwierdzono, że proces jest aktywny w hipokampie i opuszkach węchowych u dorosłych ssaków, co sugeruje utrzymywanie się neuronalnych komórek macierzystych przez całe życie. Populacje tych komórek podlegają ciągłej wymianie.

Proces ten jest bardzo złożony i rozwija się w różnych etapach. Wymieniamy tu najważniejsze z nich:

• Proliferacja komórek macierzystych, występujących we wszystkich organizmach. Mają zdolność do dzielenia i różnicowania się na różne typy wyspecjalizowanych komórek, a także do odnawiania się i produkcji większej ilości komórek macierzystych.
• Migracja komórek.
• Zróżnicowanie.
• Przetrwanie nowych neuronów.
• Włączenie ich do istniejących obwodów neuronowych.

Zmiany, jakim ulegają komórki biorące udział w procesie neurogenezy w swojej strukturze, umożliwiły rozpoznanie specyficznych cech, w zależności od markerów białkowych, które czasowo są wyrażane podczas tego procesu.

Tworzenie nowych neuronów jest pod stałą kontrolą. Pozwala to uniknąć zmian w obwodach neuronowych. Nisza ta jest jednym z czynników wpływających na regulację neurogenezy i składa się z:

• Komórek macierzystych. 
• Astrocytów.
• Komórek śródbłonka.

Te trzy elementy działają w sposób zsynchronizowany. Oto procesy, którym są poddawane:

• Utrzymanie populacji komórek macierzystych. 
• Astrocyty kontrolują proliferację komórek pluripotencjalnych (macierzystych). Odpowiadają też za migrację tych komórek poprzez działanie różnych czynników wydzielanych przez astrocyty.
• Utrzymanie populacji astrocytów i komórek śródbłonka.

Neurogeneza i czynniki ją modulujące

Jak wspomnieliśmy na samym początku neurogeneza nie jest procesem statycznym, ale dynamicznym. Z tego powodu jest on modulowany i regulowany przez różne czynniki, które reagują na potrzeby mózgu.

Wśród czynników wpływających na modulację i regulację neurogenezy znajdują się czynniki niszowe (wyjaśnione powyżej), wewnętrzne i zewnętrzne.

Neurogeneza i czynniki wewnętrzne

Czynniki wewnętrzne kontrolują proliferację komórek macierzystych i komórek z nich pochodzących. Czynniki te obejmują:

• Receptory wyrażone przez komórki macierzyste i progenitorowe, które kontrolują komunikację komórkową.
• Systemy sygnalizacyjne. Sygnały generowane wewnątrz niszy mają również wpływ na to czy nerwowa komórka macierzysta zróżnicuje się w neuron czy komórkę glejową.
• Niektóre cząsteczki adhezyjne (tj. białka błony komórkowej umożliwiające przyleganie komórki do innej komórki lub do substancji) takie jak cząsteczka adhezyjna komórek nerwowych (CAMs).
• Sygnalizacja wykonywana pomiędzy astrocytami i neuroblastami przez neuroprzekaźnik GABA (kwas gamma-aminomasłowy), który wzmacnia produkcję i migrację komórek progenitorowych z miejsca, gdzie znajdują się komórki macierzyste.

Jednak czynniki wewnętrzne nie tylko regulują proliferację komórek, ale determinują także decyzję komórek macierzystych o tworzeniu nowych neuronów.

Czynniki zewnętrzne

Neurogeneza jest również modulowana przez czynniki zewnętrzne, takie jak uszkodzenia mózgu, hormony lub czynniki wzrostu.

Udowodniono, że u zwierząt żyjących we wzbogaconym środowisku, zarówno w warunkach naturalnych, jak i eksperymentalnych, szansa powstania i przeżycia nowych neuronów rośnie. Chodzi o środowisko bogate w różne bodźce węchowe, wzrokowe i smakowe.

Etapy zachodzące w procesie narodzin neuronu, takie jak produkcja, migracja, różnicowanie, dojrzewanie i przetrwanie, są również modulowane przez czynniki zewnętrzne, wśród których występują wspomniane już:

• Hormony.
• Czynniki wzrostu.
• Uszkodzenie mózgu.
• Substancje farmakologiczne.

Ostatnio odkryto również, że glutaminian wywiera podwójny wpływ na niektóre etapy formacji neuronów. GABA, serotonina i dopamina również wpływają na modulację tego procesu.

Oprócz tych neurotransmiterów, innymi czynnikami mającymi wpływ na narodziny nowych neuronów są między innymi hormony, kortykosteroidy. Wymienić można też ciążę, alkohol i złe doświadczenia we wczesnym okresie życia.

• Co ciekawe, regularna aktywność fizyczna pozytywnie wpływa na procesy neurogenezy. Neurolodzy wykazali, że szczególnie bieganie stymuluje mózg do wytwarzania istoty szarej, co zwiększa nasze zdolności poznawcze. W badaniach wykazano, że zaledwie parę dni joggingu skutkowało pojawieniem się setek tysięcy nowych neuronów.

Podsumowanie

Neurogeneza w mózgu dorosłego człowieka jest ciekawym procesem tworzenia nowych neuronów. Można ją wykorzystać we wdrażaniu leczenia zastępczego neuronów w chorobach neurodegeneracyjnych. Ma swoją przydatność, także w leczeniu chorób z selektywną utratą neuronów, takich jak zaburzenia neurologiczne i psychiatryczne.

Dalsze eksploracja badawcza jest naturalnie niezbędna. Pozwoli nam dowiedzieć się więcej o tym, jak można wykorzystać i modulować komórki macierzyste w tym czy innym aspekcie.

Ostatnie słowo o neurogenezie

Na koniec przypominamy, aby nie zapominać o ciągłych wyzwaniach i nauce. Ćwiczenia dla naszego mózgu pozwolą nam zachować doskonałą liczbę neuronów.

Zadania, które wymagają długiego i intensywnego myślenia pobudzają bardziej te sieci neuronalne, gdzie nowych neuronów jest najwięcej. To pobudzenie jest dla nich kluczowe.