У той час як більшість органів людського тіла працюють у режимі постійного оновлення – замінюючи клітини шкіри, крові та кишечника кожні кілька днів чи місяців – мозок функціонує у набагато суворіших умовах. Протягом десятиліть вчені задавалися питанням, чому ссавці, включаючи людину, мають таку обмежену здатність до створення нових нейронів (процес, званий нейрогенезом ) у порівнянні з іншими тваринами.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Current Biology, передбачає, що ця причина може полягати не в біологічній недосконалості, а в еволюційному механізмі захисту. Вивчаючи співочих птахів, дослідники виявили потенційну «темну сторону» нейрогенезу: фізичний процес створення нових клітин може фактично руйнувати існуючі.
Модель співчих птахів: висока інтенсивність, високі наслідки
Щоб зрозуміти, як нейрогенез працює у дорослому мозку, дослідники звернулися до зебрових амадинів. На відміну від ссавців, ці маленькі співачі птахи піддаються повсюдному нейрогенезу протягом усього свого життя.
Бенджамін Скотт, доцент університету Бостона і провідний автор дослідження, відзначає різкий еволюційний розрив:
«Птахи, рептилії, риби — в усіх у передніх відділах мозку протягом усього життя відбувається повсюдний нейрогенез. Саме у ссавців ми бачимо це обмеження».
Використовуючи електронну мікроскопію, Скотт та його команда спостерігали, як нові нейрони переміщаються у мозку. Їхні висновки кинули виклик давнім припущенням про те, як рухаються клітини мозку:
- Відсутність «каркаса»: Раніше вчені вважали, що нові нейрони прямують по «гліальних каркасах» — уже існуючих структурних шляхів, щоб досягти мети.
- Агресивне «прокладання тунелів»: Замість того щоб слідувати по готових шляхах, нові нейрони, судячи з усього, прокладають собі шлях безпосередньо крізь сформовану нервову тканину.
- Фізична жорсткість: На відміну від «м’яких» і гнучких зрілих нейронів, ці нові клітини жорсткіші, що робить їхнє переміщення більш деструктивним.
Компроміс між зростанням та стабільністю
Основна проблема, виявлена в ході дослідження, полягає в “просторовому витісненні”. Оскільки мозок дорослого організму – це завершена структура, яка не має простору для розширення, нові клітини не можуть бути просто додані в систему; вони мають буквально витіснити собі місце.
У міру того, як ці нові жорсткі нейрони прокладають тунелі в мозку, вони тиснуть на існуючі зв’язки, деформують їх і, можливо, руйнують ті самі архітектурні вузли, з яких складається мозок. Це веде до серйозної біологічної дилеми: сам процес, покликаний оновити мозок, може насправді його демонтувати.
Зв’язок з пам’яттю
Це відкриття дає переконливе пояснення того, чому у ссавців могла розвинутись необхідність обмежувати нейрогенез. Якщо нові нейрони постійно «ремоделюють» мозок, руйнуючи старі зв’язки, вони можуть ненавмисно стерти нейронні ланцюги, в яких зберігаються довгострокові спогади. З цього погляду обмежений нейрогенез у людей — це не недолік, а захисний механізм, призначений для збереження цілісності накопиченої інформації.
Обережність у порівняннях
Незважаючи на революційність висновків, нейробіологи закликають до обережності під час прямого перенесення цих результатів на біологію людини. Еліот Бреновіц, нейробіолог з Вашингтонського університету, який не брав участі в дослідженні, зазначає, що структурна організація передніх відділів мозку птахів та людини істотно відрізняється. Хоча механізм прокладання тунелів може бути схожим, ступінь впливу на складні нейронні ланцюги може відрізнятися у різних видів.
Висновок
Дослідження дозволяє припустити, що обмежена здатність ссавців створювати нові клітини мозку може бути еволюційним компромісом: жертвувати оновленням нейронів заради захисту стабільності спогадів і нейронних зв’язків.
