• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • W aktywnym ciele nowe neurony!

    23.02.2011. 15:05
    opublikowane przez: Jakub Juranek

    Powstawanie nowych neuronów w dojrzałym mózgu przez wiele dekad uważane było za niemożliwe. Od kilkunastu lat wiadomo już, że neurogeneza w wieku postnatalnym - czyli narodziny nowych komórek nerwowych u dorosłych osobników - jest faktem i zachodzi również u ludzi. Nowe badania pokazują, że uwarunkowania procesów neurogenezy mogą być jednym z ogniw, poprzez które aktywność fizyczna łączy się ze sprawnością poznawczą.

    Neurogeneza w wieku dorosłym to zjawisko, któremu większą uwagę poświęca się dopiero od kilkunastu lat. Przez wiele dekad dominował pogląd, wyrażany m.in. przez pionierów neuroanatomii takich jak Santiago Ramon y Cajal, że nowe neurony nie mogą powstawać po narodzinach, zaś układ nerwowy jest systemem niezdolnym do regeneracji. Poglądy te podważane były przez niektóre wyniki badań już w latach 60., jednak najczęściej ignorowała je szersza społeczność naukowa. Dopiero w latach 90., gdy poświęcono temu zagadnieniu więcej uwagi, udało się dowieść, że nowe neurony powstają u wielu gatunków ptaków i ssaków, w tym u naczelnych i człowieka.

    Wiadomo dziś, że nowe neurony w wieku dorosłym rodzą się w co najmniej dwóch obszarach mózgu: hipokampie i opuszce węchowej. Niedawno zaobserwowano zachodzenie tego procesu w móżdżku u królików, podejrzewa się jednak, że może on odbywać się w szerszym zakresie i występować również w tzw. korze nowej. Powstawanie nowych komórek nerwowych jest jednym z najważniejszych badanych obecnie aspektów plastyczności układu nerwowego. Procesy neurogenezy postnatalnej odbywające się w formacji hipokampa, a konkretnie jego części zwanej zakrętem zębatym, przyciągają szczególną uwagę naukowców i lekarzy, gdyż hipokamp odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu procesów pamięci. Poważne ubytki jego masy obserwowane są w demencji, depresji i schizofrenii, a zakłócenia jego funkcjonowania uważa się za kluczowe w zespole stresu pourazowego (ang. PTSD " Post-Traumatic Stress Disorder).

    Do tej pory, korzystając z eksperymentów przeprowadzonych na zwierzętach, udało się ustalić, że powstawaniu nowych neuronów w hipokampie sprzyjają dwa zjawiska: aktywność fizyczna oraz urozmaicone, bogate w bodźce, środowisko. Typowy sposób prowadzenia badań doprowadził wielu naukowców do konkluzji, że czynniki te wspomagają rozwój nowych komórek nerwowych w podobny sposób, niezależnie od siebie. Przyjrzenie się jednak bliżej temu zjawisku pokazało, że każdy z tych czynników wspomaga neurogenezę w inny sposób, oddziałując na nią na różnych jej etapach. Aktywność fizyczna, jak dowiedziono, stymuluje głównie mnożenie się komórek prekursorowych z których dopiero powstają nowe neurony. Bogate w bodźce otoczenie oddziałuje korzystnie na neurogenezę na późniejszym etapie, zwiększając szanse na przeżycie i integrację z istniejącą siecią neuronalną świeżo powstałych, niedojrzałych jeszcze komórek.

    Zrozumienie odmiennego mechanizmu oddziaływania aktywności fizycznej i wzbogaconego środowiska na postnatalną neurogenezę pozwoliło podjąć próbę odpowiedzi na pytanie: czy połączenie korzystnego wpływu obydwu czynników prowadzi do zwiększenia siły pozytywnego efektu? Dowiedziono, że tak jest w istocie. Kombinacja aktywności fizycznej wraz ze zwiększoną stymulacją poznawczą, wynikającą z funkcjonowania we wzbogaconym środowisku, poskutkowała efektem addytywnym, zwiększając liczbę nowych neuronów o 30% w stosunku do ich ilości powstałej w eksperymentach, w których wpływ każdego z dwóch czynników testowany był osobno. Naukowcy sądzą, że mechanizm leżący u podstaw takiego rezultatu wytłumaczyć można biorąc pod uwagę kontekst ewolucyjny oraz naturalny tryb życia zwierząt. W życiu gryzoni, które są głównym obiektem badań laboratoryjnych, w naturalnych warunkach aktywność lokomocyjna na ogół nierozłącznie wiąże się z późniejszą aktywnością poznawczą. Na przykład eksplorowanie nowego terytorium poprzedzone jest koniecznością wcześniejszego dotarcia do niego, a później łączy się z wysoką aktywnością fizyczną. Mechanizm, w którym aktywność fizyczna zwiększa potencjalną ilość neuronów mogących przyłączyć się do sieci nerwowej, gdy zajdzie taka potrzeba, wydaje się więc przystosowawczy.

    Być może zyskaliśmy dowód na to, że gimnastyka, wizyta na siłowni lub przebieżka, to więcej niż dobry pomysł, jeśli niedługo czeka nas sporo uczenia się. Jak pokazują wyniki badań, istnieje ścisły związek łączący aktywność fizyczną z możliwościami zwiększenia liczby naszych "szarych komórek". Jeśli obserwowane prawidłowości występują u człowieka, z badań nad neurogenezą wyciągnąć można również inne wnioski dotyczące zdrowia. Naukowcy zauważyli, że aktywność fizyczna rozpoczęta w każdym wieku zwiększa proliferację komórek prekursorowych, podkreślają oni jednak, że ogólnie ilość zdolnych do podziałów komórek zmniejsza się wraz z wiekiem. Stąd, im wcześniej organizm wystawiony zostaje na pozytywny wpływ płynący z aktywności fizycznej, tym większą bazą potencjalnych neuronów będzie dysponował w przyszłości. Wielkość tej bazy badacze nazywają "rezerwą neurogeniczną" i tak jak w przypadku każdej rezerwy, aby można było z niej korzystać w potrzebie, trzeba o nią zadbać odpowiednio wcześnie. Chociaż wysiłek fizyczny w każdym wieku przynosi korzyści, wcześniejsze wdrożenie się w aktywny tryb życia procentuje znacznie większym kapitałem, który stanie się prawdziwym zdrowotnym bogactwem, w momencie gdy będziemy starsi.


    Źródła:

    Fabel, K., Wolf, S.A., Ehninger, D., Babu, H., Leal-Galicia, P. i Kempermann, G. (2009). Additive effects of physical exercise and environmental enrichment on adult hippocampal neurogenesis in mice. Frontiers in Neuroscience, 3.doi:10.3389/neuro.22.002.2009
    Kempermann, G., Fabel, K., Ehninger, D., Babu, H., Leal-Galicia, P., Garthe, A. i Wolf, S.A. (2011). Why and how physical activity promotes experience-induced brain plasticity. Frontiers in Neuroscience, 4.doi:10.3389/fnins.2010.00189


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Neurogeneza postnatalna – proces tworzenia neuronów po narodzeniu. Nowe neurony powstają nadal w opuszce węchowej i hipokampie. Są podejrzenia, że zachodzi również w innych częściach mózgu. U ssaków proliferacja komórek macierzystych neuronów utrzymuje się w:

    Neurogeneza (ang. neurogenesis – dosłownie oznacza "narodziny neuronów") – proces powstawania nowych komórek nerwowych obejmujący zarówno neurogenezę wieku embrionalnego (prenatalnego) jak i neurogenezę wieku dorosłego (postnatalnego).

    Neuroblast – komórka macierzysta dla neuronów oraz komórek glejowych. Neuroblasty różnicują się w kierunku neuronów i komórek gleju przede wszystkim w okresie embrionalnym, ale proces neurogenezy zachodzi również w mózgowiu ssaków w okresie postnatalnym. Wykazano obecność neuroblastów w strefie przyziarnistej zakrętu zębatego i w strefie przykomorowej komór bocznych (ang. subventricular zone, SVZ)

    Reelina (relina) – białko występujące głównie w mózgu, ale również w szpiku kostnym, krwi i innych narządach i tkankach ciała. Odkryta w latach 50. XX wieku. Uczestniczy w regulacji procesów migracji i umiejscowienia neuronów w rozwijającym się mózgu. W mózgu dorosłym moduluje plastyczność synaptyczną poprzez indukcję i utrzymanie długotrwałego wzmocnienia synaptycznego. Stymuluje też rozwój dendrytów i reguluje ciągłą migrację neuroblastów powstających w procesie neurogenezy u osób dorosłych.

    Reelina (relina) – białko występujące głównie w mózgu, ale również w szpiku kostnym, krwi i innych narządach i tkankach ciała. Odkryta w latach 50. XX wieku. Uczestniczy w regulacji procesów migracji i umiejscowienia neuronów w rozwijającym się mózgu. W mózgu dorosłym moduluje plastyczność synaptyczną poprzez indukcję i utrzymanie długotrwałego wzmocnienia synaptycznego. Stymuluje też rozwój dendrytów i reguluje ciągłą migrację neuroblastów powstających w procesie neurogenezy u osób dorosłych.

    Trening mózguTrening mózgu to wszelkie formy aktywności, które pobudzają określone grupy komórek nerwowych. Pojęcie to można traktować analogicznie do treningu fizycznego, podczas którego pobudzamy mięśnie do pracy w celu zwiększania ich sprawności lub zapobiegania utraty sprawności.

    Współczynnik aktywności to bezwymiarowy współczynnik pozwalający przeliczyć wielkości fizyczne o charakterze stężenia obliczane na podstawie ilości substancji i wielkości układu lub ciśnienie mierzone w sposób mechaniczny na wielkości o charakterze termodynamicznym nazywane aktywnością. Dla układów idealnych (gaz doskonały, roztwór doskonały) w których nie występują (lub mogą być pominięte) oddziaływania pomiędzy parami cząsteczek, a także w przypadku układów bardzo rozcieńczonych (niskie stężenie lub ciśnienie) współczynniki aktywności są równe jedności.

    Dodano: 23.02.2011. 15:05  


    Najnowsze