Czy dorosły ludzki mózg tworzy nowe neurony? Część druga: argumenty przeciw

Streszczenie

Pierwsza część tej serii omawiała obronę neurogenezy w dorosłym ludzkim mózgu przedstawioną w 2018 roku przez osiemnastu badaczy. Ta część analizuje odpowiedź zespołu, którego wynik negatywny zapoczątkował wymianę argumentów. Jest krótka, rzeczowa i stawia tezę, że obrona skupiła się na niewłaściwym problemie.

Ich argumentacja ma trzy elementy. Po pierwsze, pole badawcze uważnie analizuje wyniki fałszywie ujemne, a niemal nie zajmuje się fałszywie dodatnimi. Po drugie, jakość tkanki nie jest abstrakcyjnym zastrzeżeniem, lecz hipotezą możliwą do sprawdzenia — i autorzy twierdzą, że ją sprawdzili. Po trzecie, komórka nie staje się młodym neuronem tylko dlatego, że zawiera białko kojarzone z młodymi neuronami; powinna również mieć odpowiadającą temu morfologię.

Tę odpowiedź trudniej odrzucić, niż sugeruje publiczny obraz sporu. Jednocześnie naszym zdaniem nie dowodzi ona wszystkiego, czego musiałaby dowieść, aby zamknąć dyskusję. Obie te oceny rozwijamy poniżej.

1.Odpowiedź, nie nowy eksperyment

Najpierw trzeba jasno określić, czym jest ten dokument. To list opublikowany w „Cell Stem Cell”, napisany przez Paredes, Sorrellsa, Alvarez-Buyllę i współpracowników w odpowiedzi na komentarz omawiany w części pierwszej. Nie przedstawia nowego zbioru danych zebranego po to, by rozstrzygnąć spór. Ponownie interpretuje materiał już opublikowany.

Taka forma ogranicza ciężar wniosków, jakie można na niej oprzeć — wrócimy do tego później. Ma jednak również zaletę: ponieważ autorzy nie prezentują nowych wyników, wyjątkowo otwarcie pokazują sam tok rozumowania. Z dydaktycznego punktu widzenia czyni to ten list bardziej użytecznym niż wiele prac pierwotnych.

2.Główny zarzut: nikt nie kontroluje wyników fałszywie dodatnich

Najważniejszy zarzut dotyczy konstrukcji obrony, a nie pojedynczego jej elementu. Argument z części pierwszej był w istocie katalogiem sposobów, w jakie prawdziwy sygnał mógł zniknąć — degradacja białka, zamaskowanie antygenu, stres przed śmiercią. Odpowiedź wskazuje, że ten katalog działa tylko w jednym kierunku.

Każda metoda może zawieść na dwa sposoby. Może nie wykryć czegoś, co rzeczywiście jest obecne, albo wykazać coś, czego nie ma. Autorzy odpowiedzi twierdzą, że obrona szczegółowo analizuje pierwszy problem, a drugiego właściwie nie dotyka. Zwracają też uwagę, że metody stanowiące najważniejsze wsparcie dla pozytywnego stanowiska — halogenowane analogi tymidyny oraz datowanie wieku komórek węglem-14 — same mogą być podatne na wyniki fałszywie dodatnie i artefakty obróbki materiału.

To uczciwy zarzut metodologiczny. Obrona, która wyjaśnia każdy wynik negatywny jako błąd, a wyniki pozytywne traktuje jak automatycznie wiarygodne, nie jest symetryczną oceną dowodów. Osobną kwestią pozostaje to, czy zarzut rzeczywiście podważa datowanie izotopowe. W tym miejscu odpowiedź jest słabsza, niż mogłaby być: wskazuje możliwość problemu, ale jej nie demonstruje.

3.Jakość tkanki jako hipoteza, którą można sprawdzić

Najbardziej rzeczowa część odpowiedzi dotyczy jakości tkanki. Jeżeli zarzut brzmi, że materiał był zbyt zdegradowany, by ujawnić obecne komórki, rozwiązaniem jest użycie materiału, którego nie da się odrzucić na tej podstawie — oraz kontroli wewnętrznej pokazującej, że metoda rzeczywiście działała.

Autorzy opisują przypadki dorosłych, w których od śmierci do utrwalenia upłynęło mniej niż pięć godzin, a przed pobraniem mózgu przeprowadzono perfuzję paraformaldehydem. Utrwalanie perfuzyjne, prowadzone przez układ naczyniowy, zachowuje tkankę znacznie lepiej niż zanurzenie wyjętego mózgu w utrwalaczu. Pięciogodzinny czas pośmiertny należy przy tym do krótszych, jakie udaje się uzyskać w badaniach ludzkiego materiału pośmiertnego.

Najbardziej eleganckim elementem jest kontrola. W tych samych próbkach, w których nie znaleziono młodych neuronów w hipokampie, wykryto je w ścianie komory bocznej — drugim klasycznym miejscu neurogenezy dorosłych. Tok rozumowania jest prosty: jeżeli przeciwciała działały, antygeny przetrwały, a niedojrzałe komórki można było wykryć kilka milimetrów dalej w tym samym bloku tkanki, brak sygnału w hipokampie trudno przypisać wyłącznie złemu utrwaleniu.

W naszej ocenie jest to najmocniejszy pojedynczy argument w całej wymianie. Zamiast ogólnego niepokoju o jakość tkanki otrzymujemy konkretną, sprawdzalną hipotezę. To dokładnie odpowiada wymaganiu sformułowanemu w części pierwszej: pokaż, że metoda wykryłaby zjawisko, gdyby rzeczywiście było obecne.

4.Jak powinien wyglądać młody neuron

Drugi istotny argument dotyczy identyfikacji komórek i właśnie tutaj standardy obu stron wyraźnie się rozchodzą. Stanowisko autorów odpowiedzi jest następujące: marker jest potrzebny, ale niewystarczający. Młody neuron ma również określoną morfologię.

Według autorów w tkance dzieci komórki współznakowane doublecortiną i dodatkowymi markerami były małe — miały około pięciu do dziesięciu mikrometrów — wydłużone i posiadały wiodącą wypustkę, czyli strukturę wysuwaną przed migrującą komórkę. Tak wygląda neuron będący w trakcie migracji i dojrzewania.

Ich zarzut wobec badania przedstawiającego wynik pozytywny polega na tym, że pokazane w nim komórki nie mają tej morfologii. Brakuje im wydłużonych jąder i wiodących wypustek, a ich rozmiar jest znacznie większy — dwadzieścia do trzydziestu mikrometrów zamiast oczekiwanych pięciu do dziesięciu. Komórka może ekspresjonować dane białko z powodów innych niż przynależność do typu, z którym białko jest zwykle kojarzone. W tak niejednorodnej tkance morfologia ma więc pełnić funkcję dodatkowej kontroli identyfikacji.

Istnieje jednak kontrargument, który dostarcza sama odpowiedź, choć autorzy nie traktują go jako szczególnie problematycznego. Zauważają, że u dzieci doublecortina występuje w neuronach na kilku etapach dojrzewania, także w komórkach, które wytworzyły już rozpoznawalne dendryty i aksony. Jeżeli marker obejmuje szerokie spektrum morfologii podczas rozwoju, zbyt rygorystyczny filtr morfologiczny może odrzucać prawdziwe komórki znajdujące się na późniejszym etapie tego procesu.

5.Problem z liczeniem atomów

Metoda węgla-14 opisana w części pierwszej jest najbardziej niezależnym elementem pozytywnego zestawu dowodów i odpowiedź odnosi się do niej bezpośrednio, choć krótko. Autorzy zwracają uwagę, że w samym zbiorze danych izotopowych wiele próbek wykazuje poziomy zgodne z brakiem powstawania nowych neuronów, a nie wiadomo, czy odzwierciedla to rzeczywistą zmienność między ludźmi.

Rozwijają ten punkt w szerszą krytykę literatury pozytywnej: nie jest ona wewnętrznie spójna. Część badań opisuje gwałtowny spadek neurogenezy i znikomy udział nowych neuronów w dorosłości. Inne sugerują znaczącą neurogenezę utrzymującą się do późnego wieku, przy bardzo dużej zmienności między osobami. To różne twierdzenia. Zdaniem autorów traktowanie ich łącznie jako jednego, zgodnego korpusu dowodów zaciera skalę rzeczywistych rozbieżności.

6.W czym obie strony naprawdę się zgadzają

W sporze łatwo to przeoczyć, a odpowiedź wyraźnie to zaznacza. Oba obozy zgadzają się, że u dzieci nowe neurony nadal są włączane do obwodów hipokampa. Oba uznają, że zaburzenie tego procesu może mieć konsekwencje trwające całe życie. Oba traktują poporodową rekrutację neuronów jako rzeczywiste i ważne zjawisko biologiczne.

Różnica zdań jest węższa, niż sugerują nagłówki. Nie dotyczy tego, czy ludzki hipokamp kiedykolwiek dodaje nowe neurony, lecz czy robi to nadal w dorosłości w biologicznie znaczącym tempie. To realne i ważne pytanie, ale znacznie precyzyjniejsze niż popularne „czy dorosły mózg się regeneruje”.

Odpowiedź podnosi też nierozstrzygnięte pytanie łączące oba stanowiska i nawiązujące do zastrzeżenia z części pierwszej: ile czasu potrzebuje ludzka komórka ziarnista, aby w pełni dojrzeć? Autorzy dopuszczają miesiące, a być może nawet lata. Jeśli tak, cały system markerów kalibrowany według skali czasowej gryzoni próbuje mierzyć proces, którego długości u człowieka po prostu nie znamy.

7.Co mogłoby rozstrzygnąć spór

Odpowiedź kończy się konstruktywnie, a nie triumfalnie — warto to zauważyć, biorąc pod uwagę temperaturę sporu. Autorzy przedstawiają dwie propozycje.

Pierwsza: pole badawcze potrzebuje wspólnych kryteriów rozpoznawania młodego neuronu — uzgodnionego standardu określającego, jaka kombinacja markerów i cech morfologicznych wystarcza, aby dwa laboratoria oglądające ten sam preparat sklasyfikowały komórkę tak samo. Bez tego obie strony mogą w istocie spierać się o definicje, sądząc, że spierają się o biologię mózgu.

Druga propozycja jest techniczna i w kolejnych latach zaczęła być realizowana. Transkryptomika pojedynczych komórek może identyfikować wzorce ekspresji genów charakterystyczne dla kolejnych etapów dojrzewania, zastępując zestaw kilku białek wybranych dekady temu opisem tego, co komórka faktycznie robi.

8.Jak czytać dwa artykuły, które nie mogą jednocześnie mieć racji

Po uważnej lekturze obu dokumentów nasza ocena jest następująca: odpowiedź wygrywa w konkretnej kwestii jakości tkanki, ale nie rozstrzyga ogólnego pytania, które z tego wynika. Materiał utrwalony perfuzyjnie i posiadający działającą kontrolę wewnętrzną jest poważną odpowiedzią na zarzut złego zachowania tkanki. Pokazanie, że jeden zestaw próbek był odpowiedni, nie dowodzi jednak ogólnego braku zjawiska — szczególnie przy zmienności osobniczej uznawanej przez obie strony.

Żaden z tych dokumentów nie może — i nie próbuje — rozstrzygnąć sprawy samą argumentacją. Oba są komentarzami. Opisywany spór ma charakter empiryczny i zostanie rozstrzygnięty dopiero przez metody, które nie osiągnęły jeszcze pełnej dojrzałości. To najbardziej uczciwe podsumowanie obecnego stanu wiedzy.

Pozostaje jeszcze jeden krok, któremu poświęcona jest część trzecia. Oba artykuły zakładają, że właściwym miejscem pytania jest hipokamp. Być może problem polega właśnie na tym, że zbyt długo patrzyliśmy niemal wyłącznie tam.

Komentarz redakcyjny

Przedstawiliśmy tę odpowiedź równie mocno jak stanowisko przeciwne, ponieważ w jej głównym punkcie metodologicznym uważamy ją za silniejszą i dlatego, że seria pokazująca tylko jedną stronę sporu nie byłaby warta publikowania. MindHeaven® nie twierdzi, że którykolwiek produkt wpływa na neurogenezę w ludzkim mózgu. Nic w tej wymianie nie uzasadnia takiej deklaracji — i badacze po obu stronach sporu zapewne jako pierwsi by to podkreślili.