Czy dorosły ludzki mózg tworzy nowe neurony? Część trzecia: poza hipokampem

Streszczenie

Pierwsze dwie części tej serii śledziły spór toczący się niemal wyłącznie wokół jednej struktury. Obie strony badały zakręt zębaty hipokampa, nie zgadzały się co do tego, co w nim znajduje, a następnie wyciągały wnioski o całym dorosłym ludzkim mózgu na podstawie jednego miejsca.

Ta część wychodzi poza ten schemat. Punktem wyjścia jest przegląd opublikowany w 2020 roku w „Frontiers in Cellular Neuroscience”, który podsumowuje dowody dotyczące powstawania neuronów poza dwiema klasycznymi strefami — w podwzgórzu, prążkowiu, istocie czarnej, korze mózgowej i ciele migdałowatym.

Na początku potrzebne jest zastrzeżenie, ponieważ wpływa na interpretację całego tekstu: większość tych danych pochodzi z badań na gryzoniach. Tam, gdzie istnieją dane ludzkie, zaznaczamy to wyraźnie. Tam, gdzie ich nie ma, również mówimy o tym wprost. Najciekawsze wnioski dotyczą dwóch miejsc, dla których dowody u ludzi są stosunkowo mocne — w jednym przypadku pozytywne, w drugim zdecydowanie negatywne.

1.Rama, którą przyjęły obie strony

Przez większość ostatnich pięćdziesięciu lat neurogeneza dorosłych oznaczała dwa miejsca: zakręt zębaty hipokampa oraz strefę podkomorową wzdłuż komór bocznych, z której nowe komórki migrują w kierunku opuszki węchowej. To klasyczne nisze neurogenne, a etapy dojrzewania komórek w tych obszarach opisano bardzo szczegółowo.

Takie ujęcie jest po części faktem biologicznym, a po części skutkiem historii badań. Właśnie tam skierowano pierwsze eksperymenty znakujące, a gdy dyscyplina ustali już, gdzie należy patrzeć, kolejne prace zwykle patrzą w te same miejsca. Autorzy przeglądu zwracają uwagę, że od tego czasu nowe neurony opisywano również w kilku innych regionach i że pytanie o neurogenezę dorosłych mogło być zadawane zbyt wąsko.

2.Prążkowie: najmocniejsze ludzkie dowody poza hipokampem

Jeśli którykolwiek region poza klasycznymi niszami ma solidne podstawy do twierdzenia o neurogenezie u dorosłych ludzi, jest nim prążkowie. Kluczowe znaczenie ma fakt, że badano je tą samą metodą izotopową, którą opisaliśmy w części pierwszej.

Ernst i współpracownicy zastosowali datowanie komórek węglem-14 — wykorzystując atmosferyczny sygnał pozostawiony przez próby jądrowe z okresu zimnej wojny — w ludzkiej tkance prążkowia i przedstawili dowody na obecność neuronów powstałych w dorosłości. To inny rodzaj wyniku niż badanie markerów. Nie zależy od tego, czy białko przetrwało czas pośmiertny, ani od oceny badacza, czy dana komórka „wygląda” na niedojrzałą.

Istnieją też dane wspierające pośrednio ten wniosek. Analiza transkryptomu ludzkiej tkanki wykazała poziomy doublecortiny w prążkowiu porównywalne z hipokampem. Neurony eksprymujące kalretyninę, należące do odpowiedniej klasy komórek, opisywano w prążkowiu szczurów, małp i ludzi, choć ich liczebność różniła się między gatunkami.

Co istotne, wzorzec u ludzi wydaje się różnić od obserwowanego u gryzoni. U gryzoni nowe neurony prążkowia powstają głównie w odpowiedzi na uszkodzenie, na przykład niedokrwienie. Wynik u ludzi sugeruje proces zachodzący również w zwykłych warunkach. Jeżeli się potwierdzi, będzie to przykład, w którym ekstrapolacja z myszy prowadziłaby do błędu w obu kierunkach — zarówno przy przewidywaniu braku podstawowej wymiany komórek, jak i odpowiedzi na uszkodzenie, która może nie przekładać się na człowieka.

3.Kora mózgowa: wynik negatywny, który warto potraktować poważnie

Kora mózgowa to obszar, z którym potocznie wiążemy najbardziej złożone funkcje umysłu, a jednocześnie miejsce, w którym ludzkie dowody są najbardziej jednoznacznie negatywne. Warto to podkreślić, ponieważ negatywne wyniki w tej dziedzinie zwykle wywołują spór, a ten utrzymał się mimo kolejnych analiz.

Obraz laboratoryjny początkowo wyglądał obiecująco. Arsenijevic i współpracownicy wyizolowali komórki progenitorowe z kory czołowej i skroniowej dorosłych ludzi i pokazali, że po zastosowaniu czynników wzrostu tworzą multipotencjalne neurosfery — skupiska zdolne generować wiele typów komórek. Oznacza to, że dorosła ludzka kora zachowuje pewien utajony potencjał neurogenny.

Dane izotopowe wskazują jednak w przeciwnym kierunku. Bhardwaj i współpracownicy zmierzyli zawartość węgla-14 w pośmiertnej tkance korowej osób o znanej historii ekspozycji i stwierdzili, że żaden z badanych dojrzałych neuronów nie nosił sygnału DNA syntetyzowanego w dorosłości. Wygląda więc na to, że neurony korowe obecne u dorosłego człowieka są zasadniczo tymi samymi komórkami, które miał on już jako dziecko.

Późniejsza analiza z użyciem tej samej metody wykazała również, że udar kory nie wydaje się indukować ani zwiększać neurogenezy u ludzi. Osłabia to hipotezę, że uszkodzenie uruchamia potencjał widoczny w hodowli komórkowej. Wniosek przeglądu jest jednoznaczny: powstawanie nowych neuronów w ludzkiej korze mózgowej prawdopodobnie nie utrzymuje się w dorosłości.

Podkreślamy ten przykład, ponieważ najlepiej w całej serii pokazuje różnicę między tym, co komórka potrafi zrobić po wyjęciu z organizmu, a tym, co rzeczywiście robi w żywej tkance. Komórka progenitorowa tworząca neurosfery w hodowli demonstruje zdolność — nie dowodzi zachowania występującego in vivo.

4.Ciało migdałowate: niedojrzałe neurony, które czekają

Najbardziej intrygujący wynik dotyczący ludzi w tym przeglądzie pochodzi z ciała migdałowatego. Co ciekawe, opisuje go ta sama grupa, której praca nad hipokampem była jednym z głównych punktów części drugiej. To ważne, bo pokazuje laboratorium raportujące wynik pozytywny w jednej strukturze, a jednocześnie argumentujące za wynikiem negatywnym w innej.

W jądrach przyblaszkowych ludzkiego ciała migdałowatego autorzy zidentyfikowali populację komórek współeksprymujących doublecortinę i PSA-NCAM — tę samą parę markerów, wokół której toczył się spór dotyczący hipokampa. Interpretacja jest jednak inna. Zamiast strumienia nowo powstających komórek może to być populacja neuronów wygenerowanych wcześniej i utrzymywanych w stanie niedojrzałym, których dojrzewanie trwa przez okres dorastania i potencjalnie zależy od doświadczenia.

To koncepcyjnie inny model niż neurogeneza rozumiana w klasyczny sposób. Zakłada istnienie rezerwy: komórek już obecnych, zatrzymanych częściowo na drodze rozwoju i dostępnych do późniejszego włączenia w obwody. Czy taka rezerwa jest uzupełniana w dorosłości, pozostaje osobnym pytaniem, na które ten wynik nie odpowiada.

5.Podwzgórze: głównie dane z gryzoni, ale nie wyłącznie

Podwzgórze reguluje apetyt, równowagę energetyczną, rozród i zachowania społeczne. Literatura dotycząca gryzoni sugeruje, że również tam w dorosłości powstają nowe neurony, a intensywność procesu może reagować na stan metaboliczny i cząsteczki sygnałowe wpływające na masę ciała.

Dowody u ludzi są znacznie słabsze i nie będziemy ich przedstawiać mocniej, niż pozwalają dane. Neuroblasty dodatnie dla doublecortiny wykrywano w podwzgórzu myszy, owiec i ludzi, choć ich rozmieszczenie różniło się między gatunkami. Badania funkcjonalne — łączące te komórki z zachowaniami żywieniowymi, rozrodem czy funkcjami społecznymi — wykonano na gryzoniach. Autorzy przeglądu wyraźnie zaznaczają, że nie wiadomo, czy te zależności odnoszą się również do ludzi.

Uwzględniamy ten region dla pełności obrazu i dlatego, że wykrycie takich komórek u ludzi jest rzeczywistym wynikiem. Wszystko, co wykracza poza samo ich stwierdzenie, należy jednak czytać jako hipotezę dotyczącą człowieka, nie jako ustalony fakt.

6.Jak porównywać gatunki i nie dać się zwieść

Wzorzec widoczny w tych regionach jest pouczający. W prążkowiu szczegóły wyników u ludzi i gryzoni się rozchodzą. W korze mózgowej oczekiwanie wywiedzione z modeli zwierzęcych — że utajony potencjał oznacza rzeczywistą wymianę neuronów — przeczą ludzkie dane izotopowe. W podwzgórzu podobne komórki wykrywa się u różnych gatunków, ale ich znaczenie funkcjonalne wykazano tylko u jednego z nich.

To ten sam problem, który doprowadził do sporu o hipokamp, tylko w innej postaci. Markery, skale czasowe i interpretacje funkcjonalne ustalone u gryzoni przenosi się na mózg większy, żyjący znacznie dłużej i — jak pokazuje porównanie prążkowia — niekoniecznie wykonujący te same procesy w tych samych miejscach.

Autorzy przeglądu otwarcie przyznają, że obecność i znaczenie neurogenezy w dorosłym ludzkim mózgu, szczególnie poza klasycznymi niszami, pozostają przedmiotem dyskusji. To właściwy poziom pewności i warto zestawić go z tym, jak podobne wyniki bywają przedstawiane poza literaturą naukową.

7.Dlaczego mapa jest ważniejsza niż jeden werdykt

Łącznie trzy części tej serii pokazują dziedzinę znajdującą się w stanie niewygodnym, ale nie niezdrowym. Kluczowe twierdzenie pozostaje realnie sporne. Metody, które mogłyby je rozstrzygnąć, rozwijają się, ale nadal są niedoskonałe. Najbardziej niezależne ludzkie dowody — datowanie izotopowe wieku komórek — są dostępne tylko dla kilku regionów, a tam, gdzie je zastosowano, przyniosły jeden wyraźny wynik pozytywny w prążkowiu i jeden wyraźny wynik negatywny w korze.

Kiedy poszerzymy perspektywę, zmienia się samo pytanie. „Czy dorosły ludzki mózg tworzy nowe neurony?” nie ma jednej odpowiedzi, ponieważ mózg nie jest jednorodną tkanką. W prążkowiu odpowiedź wygląda na twierdzącą, w korze — przeczącą, w hipokampie pozostaje sporna, a w innych regionach nierozstrzygnięta. Jednego werdyktu dla całego narządu prawdopodobnie nigdy nie dało się oczekiwać.

Dla osób czytających deklaracje o „regeneracji mózgu” praktyczna lekcja tej serii jest prosta. Pytaj o region. Pytaj o gatunek. Pytaj o metodę — a szczególnie o to, czy dowodem jest marker podatny na degradację, czy izotopowy wiek komórki, którego taki problem nie dotyczy.

Komentarz redakcyjny

MindHeaven® nie twierdzi, że którykolwiek produkt wpływa na powstawanie nowych neuronów w ludzkim mózgu, niezależnie od regionu. Literatura omawiana w tych trzech artykułach nie uzasadnia takich twierdzeń dla żadnego składnika odżywczego, suplementu ani interwencji. Produkt reklamowany na tej podstawie składałby obietnicę, której nauka nie złożyła. Publikujemy tę serię po to, aby opisać stan dowodów również tam, gdzie pozostają one nierozstrzygnięte.