Содержание
Учёные из Бостонского университета заглянули в мозг зебровой амадины с помощью сверхмощного микроскопа и увидели то, чего не ожидали: молодые нейроны буквально прокладывают туннели сквозь зрелую ткань, деформируя старые клетки по пути. Это открытие меняет представление о том, как во взрослом мозге рождаются и перемещаются новые нервные клетки, и заставляет по-новому посмотреть на старый спор — способен ли человеческий мозг на что-то подобное. Ниже разбор нового исследования и того, что сегодня известно про взрослый нейрогенез у человека.
Почему именно зебровая амадина
Эта крошечная австралийская птица помещается на ладони. Среди нейробиологов она имеет репутацию чемпиона по производству новых нейронов — мозг амадины пополняется свежими клетками всю жизнь.
У мышей и крыс взрослый нейрогенез тоже существует, но идёт в ограниченных зонах и в небольших масштабах. У певчих птиц процесс в сотни раз активнее. В ядре HVC самцов канареек, например, за один сезон может сменяться от 50 до 100 тысяч нейронов, проецирующихся в ядро RA. Для сравнения: у человека счёт идёт на сотни, максимум на пару тысяч клеток в сутки.
У амадин, что важно для сравнения с человеком, новые нейроны встраиваются в стриатум. У певчих птиц свежие нейроны мигрируют именно в стриатум, а не в обонятельную луковицу, как у грызунов — это делает их ближе к человеку.
Что увидели в мозге
Команда учёных применила метод электронно-микроскопической коннектомики — сверхподробную трёхмерную реконструкцию мозга на уровне отдельных синапсов. Исследование было проведено на стриатуме взрослой амадины, в песенном ядре Area X.
Когда изображения проанализировали, увидели неожиданную картину. Молодые нейроны с чертами мигрирующих клеток контактировали с самыми разными структурами своего окружения — с аксонами, дендритами, синапсами и сомами зрелых нейронов. Эти взаимодействия оказались структурно сложными: нередко они сопровождались заметной деформацией сом зрелых клеток и окружающей нейропили. То есть новичок не обходил старые клетки аккуратно, а буквально продавливал их собой. Интересная деталь: похожий механизм туннелирования через плотную ткань описан у некоторых метастатических раковых клеток.
Раньше считалось, что мигрирующие нейроны нуждаются в специальных «дорогах» — каркасах из радиальной глии. Но амадины обходятся без них. Многие области мозга певчих птиц, принимающие новые нейроны, включая ядро HVC, содержат относительно мало радиальных волокон, что указывает на существование иных механизмов миграции.
Цена за новых жильцов
Если молодые клетки действительно деформируют зрелые структуры, возникает уместный вопрос: а не разрушают ли они заодно то, что в этих структурах хранится — связи, следы памяти, навыки?
У исследователей на этот счёт две рабочие гипотезы:
- Возможно, у млекопитающих, включая человека, эволюция намеренно ограничила взрослый нейрогенез. Своего рода защита: если бы напористые новички свободно продавливали зрелую ткань, накопленный опыт пришлось бы переписывать. Отсюда же, кстати, и уязвимость людей к нейродегенеративным заболеваниям вроде Альцгеймера — мозг защитил память ценой утраченной способности к самообновлению.
- Открытие туннелирования показывает, что нейрон может двигаться и без глиального каркаса. А это важно, потому что у человека после рождения большая часть таких каркасов исчезает, и именно их отсутствие считали непреодолимым препятствием для регенерации мозга. Если птицы миграции без каркасов обходятся — значит, не так уж эти каркасы и обязательны.
Что с нейрогенезом у человека
Вопрос о том, рождаются ли у взрослого человека новые нейроны, остаётся одним из самых запутанных в нейронауке. За последние 30 лет маятник мнений качнулся несколько раз.
В 1998 году группа учёных впервые показала образование новых нейронов в гиппокампе взрослого человека. Спустя 15 лет команда Йонаса Фризена из Каролинского института применила радиоуглеродный метод — учёные использовали то, что с 1945 по 1963 год атмосферные ядерные испытания повышали уровень углерода-14, и он встраивался в ДНК новых клеток.
По результатам исследований выяснилось, что скорость образования новых нейронов гиппокампа у взрослого человека оценивается в 1400 нейронов в сутки, что соответствует обновлению около 1,75% объёма всего гиппокампа за год.
В 2018 году всё усложнилось. В статье в Nature говорилось, что уже у годовалого младенца новых незрелых нейронов в гиппокампе немного, дальше их число только сокращается, а после тринадцати лет заметить их практически невозможно. Другими словами, нейрогенез предлагали называть не взрослым, а детским. Но буквально через несколько недель в журнале Cell Stem Cell вышла работа с противоположным выводом — тысячи молодых нейронов нашлись у людей всех возрастов.
Точку в споре попытались поставить в 2025 году. Изучив более 400 000 клеточных ядер, исследователи увидели: в гиппокампе у взрослых действительно появляются новые нейроны. Причём они находились рядом со зрелыми клетками — как это наблюдается у животных, у которых нейрогенез точно активен.
Но есть нюанс. Не все взрослые мозги в исследовании показали одинаковую активность: у кого-то новых нейронов было больше, у кого-то почти не было. Возможно, это связано с генетикой, образом жизни или уже развивающимися заболеваниями.
Чем птичий нейрогенез отличается от человеческого
Разница — в масштабе, в механике и в адресе. У амадины или канарейки новые клетки встраиваются десятками тысяч, причём широко — по всему переднему мозгу. У человека, по самым оптимистичным оценкам, процесс идёт в одной узкой области гиппокампа — зубчатой извилине. По оценке Сполдинга на основе радиоуглеродного датирования, в зубчатой извилине человека обновляется около 0,004% нейронов в день — в мозге млекопитающих нейрогенез оказывается не массовым явлением, а вносит скорее качественный, чем количественный вклад.
Отличается и сам способ перемещения. В той же лаборатории Скотта в 2024 году с помощью прижизненной двухфотонной микроскопии на трансгенных амадинах показали: у молодых и взрослых птиц мигрирующие клетки присутствуют в большом количестве, движутся во всех направлениях и часто меняют курс, а их динамика хорошо описывается супердиффузионной моделью. У человека же нейроны-новички практически не путешествуют — они остаются на небольшой территории.
Адрес тоже разный: у птиц новые клетки попадают и в «слуховые», и в «моторные» области. Причём функции у них диаметрально противоположные: в одних местах свежий нейрон помогает учиться новому, а в других — поддерживает уже выученное поведение. У зебровых амадин нейрогенез в моторном песенном тракте оказался связан с сохранением стабильной, заученной двигательной программы, а не с пластичностью — то есть роль новых нейронов зависит от того, в какую цепь они включаются.
Мозг птицы избирателен в том, что ему ремонтировать. Когда у взрослых самцов амадин экспериментально уничтожали нейроны HVC, регенерировали только те из них, что проецировались в ядро RA, а нейроны, идущие в Area X, не восстанавливались. У человека же, по-видимому, избирательности нет — или она почти не проявляется, потому что сам процесс слишком слаб.
