Как мозг растит новые нейроны и связи?

Образование новых нейронов и нейропластичность — важные свойства мозга, благодаря которым мы способны учиться, запоминать и жить полноценной жизнью. 

Разбираемся, как устроены нейрогенез и нейропластичность у взрослых.

Нейрогенез — это процесс образования и созревания новых нейронов из стволовых клеток, который происходит в течение жизни в определенных областях мозга.

Нейрогенез во взрослом мозге распространен у млекопитающих, включая человека. Нейрогенез у взрослых поддерживает важные функции мозга, например, обучение и память. В процессе участвуют стволовые клетки гиппокампа и субвентрикулярной зоны — области вдоль стенок боковых желудочков мозга. С возрастом нейрогенез снижается, и у пожилых людей это приводит к снижению когнитивных функций.

Раньше считали, что нейрогенез происходит только в пренатальный период развития человека. Но в 1960-х годах во взрослом мозге были впервые обнаружены активно растущие и делящиеся клетки, которые позже были признаны нейронами. А в 1998 году в гиппокампе человека были обнаружены нейроны, которые появились уже во взрослом возрасте. 

Рождение нейронов из нейральных стволовых клеток и радиальной глии было обнаружено в эмбриональном развитии.

В некоторых исследованиях отмечают, что нейрогенез резко снижается в постнатальный период в субвентрикулярной зоне после двух лет, а в гиппокампе — в возрасте от 5 до 13 лет. В других же отмечают, что он продолжается в обеих областях и у взрослых людей.

Нейропластичность — способность мозга реорганизовывать и преобразовывать нейронные связи в ответ на изменения окружающей среды, опыт, обучение, травмы и заболевания. Нейропластичность важна в развитии и поддержании функций мозга: обучения и памяти. Она также участвует в восстановлении после черепно-мозговых травм и адаптации к изменениям окружающей среды. 

Благодаря нейропластичности центральная нервная система (ЦНС) обучается на основе опыта, формирует воспоминания, со временем изменяет структуру нейронных сетей, восстанавливается после повреждения или заболевания и в некоторых случаях регенерирует утраченные клетки.

Изменения нейронных связей в мозге могут быть полезными и помогать восстановиться после черепно-мозговой травмы, а могут быть нейтральными и даже негативными. Нейропластичность не добавляет и не заменяет нейроны, а преобразовывает существующие нейронные связи. 

Гиппокамп — это область мозга, отвечающая за память и принятие решений. Новые нейроны там появляются на протяжении всей жизни.

Гиппокамп и нейропластичность гиппокампа особенно подвержены влиянию старения. Возрастные изменения в гиппокампе: повышенный окислительный стресс, нейровоспаление, измененная экспрессия генов, сниженный нейрогенез и нарушенная нейропластичность, — связаны со снижением когнитивных способностей.

Гиппокамп является одной из наиболее пораженных областей при болезни Альцгеймера. Изучив образцы тканей человеческого мозга, ученые обнаружили множество незрелых нейронов у людей в возрасте до 90 лет. А у людей с болезнью Альцгеймера, напротив, количество и скорость созревания этих нейронов снижались по мере развития заболевания. 

Нейропластичность играет большую роль в восстановлении мозга после травмы, например, после инсульта или черепно-мозговой травмы.

Что происходит в мозге после повреждения?

Похоже, механизм образования новых нейронов во взрослом возрасте может играть роль в развитии психических расстройств: депрессии, а также в меньшей степени тревожности и шизофрении. Дело в том, что лекарственные препараты и другие методы лечения психических расстройств часто способствуют активному росту новых нейронов, а время созревания и включения новых нейронов в нейронные сети совпадает с отсроченным эффектом терапии. Но важно отметить, что эта роль нейрогенеза в развитии депрессии остается неясной и нуждается в дальнейших исследованиях.

Вероятно. На нейропластичность и нейрогенез влияют: образ жизни, индивидуальные черты личности, физическая активность, когнитивная нагрузка, социальное взаимодействие, сбалансированное питание, сон. 

Похоже, что люди с высоким уровнем мотивации демонстрируют большую нейропластичность, чем люди с низким уровнем мотивации.

Сон важен для поддержания здоровья мозга и когнитивных функций, особенно у пожилых людей. Качественный сон (более 7 часов для взрослых) необходим для развития нейропластичности, обучения и памяти. А еще сон нужен, чтобы вывести токсичные продукты жизнедеятельности и восстановиться.

Рацион влияет на нейропластичность. Мозгу нужно много питательных веществ: витамины, минералы, антиоксиданты, незаменимые жирные кислоты и другие. Сбалансированный рацион, богатый фруктами, овощами, цельнозерновыми злаками, омега-3 жирными кислотами, витаминами группы B, флавоноидами и нежирным белком, обеспечивает организм питательными веществами, которые нужны для работы мозга. 

Когнитивная стимуляция может способствовать нейропластичности и здоровью мозга в процессе старения. Когнитивная стимуляция — это деятельность, которая заставляет нас «напрячь мозги»: чтение, головоломки, обучение новым навыкам и так далее.

Социальное взаимодействие с другими людьми: друзьями, членами семьи, участие в общественной деятельности, — может способствовать когнитивной и эмоциональной стимуляции. Пожилые люди, которые занимались волонтерством или участвовали в общественных мероприятиях, имели более низкий риск ухудшения когнитивных способностей, чем те, кто не занимался такой деятельностью. А чувство одиночества, но не социальная изоляция, похоже, связано с более высоким риском развития деменции.

Физические упражнения стимулируют нейропластичность. Они увеличивают выработку факторов роста, в частности, нейротрофического фактора головного мозга (BDNF). Факторы роста способствуют выживанию и росту нейронов и связей между ними. 

А еще физические упражнения увеличивают объем гиппокампа, улучшают пространственную память у пожилых людей и способствуют когнитивным функциям у людей с умеренными когнитивными нарушениями и деменцией. 

Нейрогенез и нейропластичность — важные способности нашего мозга, которые, похоже, остаются с нами на протяжении жизни. Они позволяют нам обучаться и адаптироваться к изменениям, а еще снижают риск развития нейродегенеративных заболеваний с возрастом.