Vous avez sûrement souvent entendu la déclaration: «Les cellules nerveuses ne se rétablissent pas». Cependant, cette idée fausse populaire a été récemment réfutée par les scientifiques.
Le 15 octobre 1999, la revue Science a publié une étude d'Elizabeth Gould et Charles Gross, employés du département de psychologie de l'Université de Princeton. Il a montré que le grand cerveau de primate produit plusieurs milliers de nouveaux neurones par jour tout au long de la vie. Ce processus a été appelé neurogenèse. La même année, il a été découvert que la neurogenèse est également réalisée dans le cerveau humain. Cependant, le processus lui-même a été découvert encore plus tôt.
En 1965, le scientifique Dzhokhev Altman l'a découvert dans l'hippocampe (partie du cerveau) d'un rat, et 15 ans plus tard, un employé de l'Université Rockefeller Fernando Notteb l'a découvert chez des canaris. Selon la découverte de Notteba, les oiseaux chanteurs forment des cellules nerveuses dans le «centre vocal» de leur cerveau.
Néanmoins, malgré le fait que les cellules nerveuses soient restaurées, il n'est pas superflu de prendre soin des neurones, car, comme vous le savez, ils meurent souvent dans des conditions de stress sévère, avec des blessures, des empoisonnements, etc. Cependant, la fonction des cellules nerveuses mortes est reprise par les cellules vivantes … Ainsi, une cellule nerveuse saine peut remplacer jusqu'à neuf morts.
L'expression populaire «Les cellules nerveuses ne guérissent pas» est perçue par tout le monde depuis l'enfance comme une vérité immuable. Cependant, cet axiome n'est rien de plus qu'un mythe et de nouvelles données scientifiques le réfutent.
La nature met une marge de sécurité très élevée dans le cerveau en développement: lors de l'embryogenèse, un grand excès de neurones se forme. Près de 70% d'entre eux meurent avant la naissance de l'enfant. Le cerveau humain continue de perdre des neurones après la naissance, tout au long de la vie. Cette mort cellulaire est génétiquement programmée. Bien sûr, non seulement les neurones meurent, mais également d'autres cellules du corps. Seuls tous les autres tissus ont une capacité de régénération élevée, c'est-à-dire que leurs cellules se divisent, remplaçant les morts. Le processus de régénération est le plus actif dans les cellules épithéliales et les organes hématopoïétiques (moelle osseuse rouge). Mais il existe des cellules dans lesquelles les gènes responsables de la reproduction par division sont bloqués. En plus des neurones, ces cellules comprennent des cellules du muscle cardiaque. Comment les gens parviennent-ils à maintenir l'intelligence jusqu'à un très grand âge,si les cellules nerveuses meurent et ne sont pas renouvelées?
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Une des explications possibles: tous les neurones ne «travaillent» pas simultanément dans le système nerveux, mais seulement 10% des neurones. Ce fait est souvent cité dans la littérature populaire et même scientifique. J'ai eu à plusieurs reprises à discuter de cette déclaration avec mes collègues nationaux et étrangers. Et aucun d'entre eux ne comprend d'où vient ce chiffre. Toute cellule vit et «fonctionne» en même temps. Dans chaque neurone, des processus métaboliques ont lieu tout le temps, des protéines sont synthétisées, des impulsions nerveuses sont générées et transmises. Par conséquent, partant de l'hypothèse des neurones «au repos», passons à l'une des propriétés du système nerveux, à savoir son exceptionnelle plasticité.
Le sens de la plasticité est que les fonctions des cellules nerveuses mortes sont reprises par leurs «collègues» survivants, qui augmentent en taille et forment de nouvelles connexions, compensant les fonctions perdues. L'efficacité élevée, mais non illimitée, d'une telle compensation peut être illustrée par l'exemple de la maladie de Parkinson, dans laquelle il y a une mort progressive des neurones. Il s'avère que jusqu'à ce qu'environ 90% des neurones du cerveau meurent, les symptômes cliniques de la maladie (tremblement des membres, limitation de la mobilité, démarche instable, démence) n'apparaissent pas, c'est-à-dire que la personne a l'air pratiquement en bonne santé. Cela signifie qu'une cellule nerveuse vivante peut remplacer neuf morts.
Mais la plasticité du système nerveux n'est pas le seul mécanisme qui permet de conserver l'intelligence jusqu'à la vieillesse. La nature a également un repli - l'émergence de nouvelles cellules nerveuses dans le cerveau de mammifères adultes ou la neurogenèse.
Le premier rapport sur la neurogenèse est paru en 1962 dans la prestigieuse revue scientifique Science. L'article s'intitulait "Les nouveaux neurones se forment-ils dans le cerveau des mammifères adultes?" Son auteur, le professeur Joseph Altman de l'Université Purdue (USA), à l'aide d'un courant électrique, a détruit l'une des structures du cerveau du rat (le corps géniculé latéral) et y a injecté une substance radioactive qui pénètre dans les nouvelles cellules émergentes. Quelques mois plus tard, le scientifique a découvert de nouveaux neurones radioactifs dans le thalamus (une partie du cerveau antérieur) et le cortex cérébral. Au cours des sept années suivantes, Altman a publié plusieurs autres études prouvant l'existence de la neurogenèse dans le cerveau de mammifères adultes. Cependant, alors, dans les années 1960, ses travaux n'ont suscité que du scepticisme chez les neuroscientifiques, leur développement n'a pas suivi.
Et seulement vingt ans plus tard, la neurogenèse a été "redécouverte", mais déjà dans le cerveau des oiseaux. De nombreux chercheurs d'oiseaux chanteurs ont remarqué qu'à chaque saison des amours, le canari mâle Serinus canaria chante une chanson avec de nouveaux "genoux". De plus, il n'adopte pas les nouveaux trilles de ses frères, puisque les chansons ont été mises à jour isolément. Les scientifiques ont commencé à étudier en détail le principal centre vocal des oiseaux, situé dans une section spéciale du cerveau, et ont constaté qu'à la fin de la saison des amours (chez les canaris, cela se produit en août et janvier), une partie importante des neurones du centre vocal est décédée, probablement en raison d'une charge fonctionnelle excessive. … Au milieu des années 1980, le professeur Fernando Notteboom de l'Université Rockefeller (USA) a réussi à montrerque chez les canaris mâles adultes, le processus de neurogenèse se produit constamment dans le centre vocal, mais le nombre de neurones formés est soumis à des fluctuations saisonnières. Le pic de neurogenèse chez les canaris survient en octobre et mars, soit deux mois après la saison des amours. C'est pourquoi la "bibliothèque musicale" des chansons du canari mâle est régulièrement mise à jour.
À la fin des années 1980, la neurogenèse a également été découverte chez des amphibiens adultes dans le laboratoire du scientifique de Leningrad, le professeur A. L. Polenov.
D'où viennent les nouveaux neurones si les cellules nerveuses ne se divisent pas? La source de nouveaux neurones chez les oiseaux et les amphibiens s'est avérée être des cellules souches neuronales provenant de la paroi des ventricules cérébraux. Au cours du développement de l'embryon, c'est à partir de ces cellules que se forment les cellules du système nerveux: les neurones et les cellules gliales. Mais toutes les cellules souches ne se transforment pas en cellules du système nerveux - certaines d'entre elles «se cachent» et attendent dans les coulisses.
Il a été démontré que de nouveaux neurones proviennent des cellules souches de l'organisme adulte et des vertébrés inférieurs. Cependant, il a fallu près de quinze ans pour prouver qu'un processus similaire se produit dans le système nerveux des mammifères.
Le développement des neurosciences au début des années 1990 a conduit à la découverte de neurones «nouveau-nés» dans le cerveau de rats et de souris adultes. Ils ont été trouvés principalement dans les parties évolutives du cerveau: les bulbes olfactifs et le cortex hippocampique, qui sont principalement responsables du comportement émotionnel, de la réponse au stress et de la régulation des fonctions sexuelles des mammifères.
Tout comme chez les oiseaux et les vertébrés inférieurs, chez les mammifères, les cellules souches neuronales sont situées près des ventricules latéraux du cerveau. Leur transformation en neurones est très intensive. Chez les rats adultes, environ 250 000 neurones sont formés à partir de cellules souches par mois, remplaçant 3% de tous les neurones de l'hippocampe. La durée de vie de ces neurones est très élevée - jusqu'à 112 jours. Les cellules souches neuronales parcourent un long chemin (environ 2 cm). Ils sont également capables de migrer vers le bulbe olfactif pour s'y transformer en neurones.
Les bulbes olfactifs du cerveau des mammifères sont responsables de la perception et du traitement primaire de diverses odeurs, y compris la reconnaissance des phéromones - des substances qui, dans leur composition chimique, sont proches des hormones sexuelles. Le comportement sexuel des rongeurs est principalement régulé par la production de phéromones. L'hippocampe est situé sous les hémisphères cérébraux. Les fonctions de cette structure complexe sont associées à la formation de la mémoire à court terme, à la réalisation de certaines émotions et à la participation à la formation du comportement sexuel. La présence d'une neurogenèse constante dans le bulbe olfactif et l'hippocampe chez le rat s'explique par le fait que chez le rongeur ces structures portent la charge fonctionnelle principale. Par conséquent, les cellules nerveuses qu'elles contiennent meurent souvent, ce qui signifie qu'elles doivent être renouvelées.
Afin de comprendre quelles conditions affectent la neurogenèse dans l'hippocampe et le bulbe olfactif, le professeur Gage de l'Université de Salk (USA) a construit une ville miniature. Les souris y jouaient, faisaient de l'éducation physique, cherchaient des sorties des labyrinthes. Il s'est avéré que chez les souris «urbaines», de nouveaux neurones sont apparus en beaucoup plus grand nombre que chez leurs parents passifs, embourbés dans une vie de routine dans un vivarium.
Les cellules souches peuvent être retirées du cerveau et transplantées dans une autre partie du système nerveux, où elles deviennent des neurones. Le professeur Gage et ses collègues ont mené plusieurs expériences similaires, dont la plus impressionnante était la suivante. Un morceau de tissu cérébral contenant des cellules souches a été transplanté dans la rétine détruite d'un œil de rat. (La paroi interne sensible à la lumière de l'œil a une origine «nerveuse»: elle est constituée de neurones modifiés - bâtonnets et cônes. Lorsque la couche photosensible est détruite, la cécité s'installe.) Les cellules souches cérébrales transplantées se sont transformées en neurones rétiniens, leurs processus ont atteint le nerf optique et le rat a retrouvé la vue! De plus, lors de la transplantation de cellules souches cérébrales dans un œil intact, aucune transformation ne s'est produite avec elles. Probablement, lorsque la rétine est endommagée, certaines substances sont produites (par exemple,les soi-disant facteurs de croissance), qui stimulent la neurogenèse. Cependant, le mécanisme exact de ce phénomène n'est toujours pas clair.
Les scientifiques ont été confrontés à la tâche de montrer que la neurogenèse se produit non seulement chez les rongeurs, mais aussi chez les humains. À cette fin, des chercheurs sous la direction du professeur Gage ont récemment réalisé un travail sensationnel. Dans l'une des cliniques oncologiques américaines, un groupe de patients atteints de néoplasmes malins incurables a pris le médicament de chimiothérapie bromodioxyuridine. Cette substance a une propriété importante - la capacité de s'accumuler dans les cellules en division de divers organes et tissus. La bromodioxyuridine est incorporée dans l'ADN de la cellule mère et est stockée dans les cellules filles après la division des cellules mères. Des études pathologiques ont montré que les neurones contenant de la bromodioxyuridine se trouvent dans presque toutes les parties du cerveau, y compris le cortex cérébral. Ces neurones étaient donc de nouvelles cellules issues de la division des cellules souches. La découverte a confirmé sans condition que le processus de neurogenèse se produit également chez les adultes. Mais si chez les rongeurs, la neurogenèse ne se produit que dans l'hippocampe, alors chez l'homme, il est probable qu'elle puisse capturer des zones plus étendues du cerveau, y compris le cortex cérébral.
Des études récentes ont montré que de nouveaux neurones dans le cerveau adulte peuvent être formés non seulement à partir de cellules souches neuronales, mais également à partir de cellules souches sanguines. La découverte de ce phénomène a provoqué une euphorie dans le monde scientifique. Cependant, la publication dans la revue "Nature" en octobre 2003 a refroidi les esprits enthousiastes à bien des égards. Il s'est avéré que les cellules souches du sang pénètrent effectivement dans le cerveau, mais elles ne se transforment pas en neurones, mais fusionnent avec eux, formant des cellules binucléaires. Ensuite, le «vieux» noyau du neurone est détruit, et il est remplacé par le «nouveau» noyau de la cellule souche sanguine. Dans le corps du rat, les cellules souches sanguines fusionnent principalement avec les cellules géantes du cervelet - les cellules de Purkinje, bien que cela se produise assez rarement: seules quelques cellules fusionnées peuvent être trouvées dans tout le cervelet. Une fusion plus intense des neurones se produit dans le foie et le muscle cardiaque. La signification physiologique de tout cela n'est pas encore claire. L'une des hypothèses est que les cellules souches du sang portent avec elles un nouveau matériel génétique qui, entrant dans la «vieille» cellule cérébelleuse, prolonge sa durée de vie.
Ainsi, de nouveaux neurones peuvent provenir de cellules souches même dans le cerveau adulte. Ce phénomène est déjà largement utilisé pour le traitement de diverses maladies neurodégénératives (maladies accompagnées de la mort de neurones dans le cerveau). Les préparations de cellules souches pour la transplantation sont obtenues de deux manières. Le premier est l'utilisation de cellules souches neuronales, qui, chez l'embryon et l'adulte, sont situées autour des ventricules du cerveau. La deuxième approche est l'utilisation de cellules souches embryonnaires. Ces cellules sont situées dans la masse cellulaire interne à un stade précoce de la formation de l'embryon. Ils sont capables de se transformer en presque toutes les cellules du corps. Le plus grand défi dans le travail avec des cellules embryonnaires est de les transformer en neurones. Les nouvelles technologies permettent de le faire.
Certains hôpitaux aux États-Unis ont déjà constitué des «bibliothèques» de cellules souches neuronales dérivées de tissus embryonnaires et sont en cours de transplantation chez des patients. Les premières tentatives de transplantation donnent des résultats positifs, même si aujourd'hui les médecins ne peuvent pas résoudre le problème principal de ces greffes: la multiplication effrénée des cellules souches dans 30 à 40% des cas conduit à la formation de tumeurs malignes. Jusqu'à présent, aucune approche n'a été trouvée pour empêcher cet effet secondaire. Mais malgré cela, la transplantation de cellules souches sera sans aucun doute l'une des principales approches dans le traitement de maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, qui sont devenues le fléau des pays développés.
Le tissu nerveux est restauré à tout âge, - a assuré le célèbre professeur de neurosciences allemand de l'Université de Göttingen Harold Huther. - À 20 ans, le processus est intense et à 70 ans - lentement. Mais ça va.
Le scientifique a cité comme exemple l'observation des collègues canadiens des religieuses âgées - 100 ans ou plus. L'imagerie par résonance magnétique a montré: leur cerveau est en ordre - aucune manifestation de démence sénile.
Et tout cela, de l'avis du professeur, est dans le mode de vie et de pensée de ces femmes, qui restaurent littéralement leurs structures cérébrales et leur conductivité. Et un miracle similaire se produit du fait que les religieuses sont modestes, ont des idées stables sur la structure du monde, une position de vie active et prient, dans l'espoir de changer les gens pour le mieux.
Huther a expliqué que le principal destructeur des cellules nerveuses est le stress, qui supprime également la capacité du cerveau à se régénérer. Et l'harmonie avec soi-même y contribue. Et c'est ce que conseille le professeur à cet égard: mesurer les rêves avec la réalité, pouvoir organiser sa vie, et ne pas aller, comme on dit, avec le flux, comprendre le sens de la vie - du moins la vôtre, avoir des liens sociaux forts - de bonnes relations avec le plus grand nombre les gens - en particulier les proches.
Et plus loin. Selon Huter, rien n'aide plus la régénération des cellules nerveuses qu'un problème pour lequel une personne a trouvé une solution. Et pour que les problèmes ne soient pas trop lourds, le professeur recommande d'apprendre quelque chose. Même dans la vieillesse. Pour garder le goût de la vie.
La vitesse à laquelle les cellules nerveuses se régénèrent a été mesurée par des scientifiques suédois de l'Institut Karolinska. Il s'est avéré qu'il pouvait atteindre 700 nouveaux neurones par jour.
Les chercheurs ont été aidés par … des essais nucléaires au sol, qui ont été effectués dans les années 50 du siècle dernier. Ensuite, ils ont fortement pollué l'environnement avec un isotope radioactif - le carbone 14. Mais son niveau a chuté après avoir été interdit en 1963 de faire exploser des bombes atomiques dans l'atmosphère.
Les cellules nerveuses des personnes qui ont attrapé des explosions nucléaires au sol ont "aspiré" l'isotope en concentration accrue. Il est intégré dans les brins d'ADN. Les scientifiques l'ont utilisé pour la datation dite au radiocarbone des tissus vivants. Le carbone 14 a permis de déterminer l'âge des cellules. Et il s'est avéré qu'elles - les cellules nerveuses - sont apparues à des moments différents. Autrement dit, avec les anciens, de nouveaux sont nés.
De même, les Canadiens de l'Université de Toronto ont montré que les cellules du muscle cardiaque sont capables de se régénérer. La pompe vivante d'un homme de 25 ans est capable de produire des cellules nouveau-nés à raison de 1% par an du poids de l'organe. À 75 ans, la productivité de l '«usine» tombe à 0,45 pour cent. Mais cela ne disparaît pas du tout.
Pourquoi nous souvenons-nous à peine de notre enfance?
Il semble que des chercheurs canadiens du Laboratoire de neurobiologie de l'Hospital for Sick Children de Toronto aient compris pourquoi la plupart des adultes ne se souviennent pas de ce qui leur est arrivé au cours de leurs trois premières années de vie.
«Ce n'est pas que les enfants ne sont pas doués pour former des souvenirs», explique Katherine Akers, l'une des auteurs de l'étude. Ils forment très bien. Quand ma fille avait 3 ans, je l'ai emmenée au zoo. Elle a raconté en détail tout ce qu'elle a vu. Elle a maintenant 5 ans - elle ne se souvient pas du tout qu'elle était au zoo.
Des expériences ont montré que les anciens événements sont effacés de la mémoire. Sont effacés lors de la naissance de nouvelles cellules cérébrales.
Boire et devenir plus intelligent?
Les mêmes scientifiques suédois sont arrivés à une conclusion surprenante. Si l'on en croit les résultats scandaleux de leurs recherches récentes, de nouvelles cellules nerveuses se développent également à partir d'une consommation régulière d'alcool. Ils ne poussent pas n'importe où, mais dans la tête - la partie la plus vulnérable du corps des alcooliques.
Cependant, les scientifiques sont contrariés, tout n'est pas aussi sans nuages. Avec les cellules, le besoin d'alcool augmente également. Dans les expériences suédoises, les souris, à savoir, elles ont été arrosées, étaient en effet enrichies de cellules nerveuses. Mais en même temps, ils ont commencé à préférer la vodka à l'eau. Selon le professeur Stefan Brin, responsable de la recherche, cela explique le fait que les gens peuvent passer assez rapidement d'une consommation d'alcool modérée à une consommation d'alcool sans restriction.
