Zatímco většina orgánů v lidském těle funguje v neustálém stavu obnovy – každých několik dní či měsíců vyměňují buňky kůže, krve a střev – mozek funguje za mnohem přísnějších podmínek. Po desetiletí vědci přemýšleli, proč savci, včetně lidí, mají tak omezenou schopnost vytvářet nové neurony (proces zvaný neurogeneze) ve srovnání s jinými zvířaty.
Nová studie publikovaná v časopise Current Biology naznačuje, že důvodem nemusí být biologická nedokonalost, ale evoluční obranný mechanismus. Studiem pěvců vědci objevili potenciální „temnou stránku“ neurogeneze: fyzický proces vytváření nových buněk může ve skutečnosti zničit ty stávající.
Model Songbird: Vysoká intenzita, vysoké důsledky
Aby vědci pochopili, jak funguje neurogeneze v dospělém mozku, obrátili se na zebřičky. Na rozdíl od savců procházejí tito malí pěvci po celý život rozsáhlou neurogenezí.
Benjamin Scott, odborný asistent na Bostonské univerzitě a hlavní autor studie, poznamenává ostrou evoluční mezeru:
“Ptáci, plazi, ryby – ti všichni mají po celý život rozšířenou neurogenezi v předním mozku. Toto omezení vidíme u savců.”
Pomocí elektronové mikroskopie Scott a jeho tým pozorovali, jak se nové neurony pohybují mozkem. Jejich zjištění zpochybnila zažité předpoklady o tom, jak se mozkové buňky pohybují:
- Žádné „lešení“: Dříve se vědci domnívali, že nové neurony následují „gliální lešení“ – již existující strukturální cesty – aby dosáhly svého cíle.
- Agresivní „tunelování“: Místo toho, aby následovaly hotové cesty, zdá se, že nové neurony tunelují přímo zavedenou nervovou tkání.
- Fyzická tuhost: Na rozdíl od „měkkých“ a flexibilních zralých neuronů jsou tyto nové buňky tužší, takže jejich pohyb je destruktivnější.
Kompromis mezi růstem a stabilitou
Hlavním problémem zjištěným během studie je prostorový posun. Protože mozek dospělých je kompletní struktura bez prostoru pro expanzi, nové buňky nelze jednoduše „přidat“ do systému; své místo si musí doslova vynutit.
Jak tyto nové tvrdé neurony tunelují mozkem, vyvíjejí tlak na existující spojení, deformují je a možná ničí samotnou architekturu, která tvoří mozek. To vede k vážnému biologickému dilematu: Samotný proces, který má obnovit mozek, jej může ve skutečnosti rozebírat.
Paměťové připojení
Toto zjištění poskytuje přesvědčivé vysvětlení, proč se u savců vyvinula potřeba omezit neurogenezi. Pokud nové neurony neustále „přestavují“ mozek rušením starých spojení, mohou nechtěně vymazat nervové okruhy, které uchovávají dlouhodobé vzpomínky. Z tohoto pohledu není omezená neurogeneze u lidí nedostatkem, ale ochranným mechanismem určeným k zachování integrity nashromážděných informací.
Buďte opatrní při srovnávání
Přestože jsou zjištění revoluční, neurovědci nabádají k opatrnosti, když tato zjištění přímo převádějí do biologie člověka. Eliot Brenowitz, neurolog z Washingtonské univerzity, který se na studii nepodílel, poznamenává, že strukturální organizace předního mozku ptáků a lidí se výrazně liší. Ačkoli mechanismus tunelování může být podobný, míra ovlivnění komplexních nervových okruhů se může u jednotlivých druhů lišit.
Závěr
Studie naznačuje, že omezená schopnost savců vytvářet nové mozkové buňky může být evolučním kompromisem: obětování neurální obnovy, aby byla chráněna stabilita stávajících vzpomínek a nervových spojení.
