Dotaz

Dlouho se tedy mělo za to, že špatná schopnost nervové tkáně "dorůst" znamená, že se neurogeneze - embryonální vznik nových mozkových buněk s výběžky („dráty“) a synapsemi (spojovacími kontakty) - zastaví u savců někdy kolem porodu po skončení embryogeneze. V druhé polovině 20. století ale vědci zjistili, že se nové buňky rodí v mozku po celý život. Sice ne všude a ne vždycky, nicméně toto dnes už „staronové“ poznání nám pomáhá pochopit proces učení, paměť a některé nervové a duševní poruchy.

Průkopnický výzkum začal Joseph Altman v roce 1962. Altman injekčně podal dospělým potkanům a morčatům radioaktivní molekuly, které se zabudovávají do nových řetězců DNA (thymidin-H³). Tyto "etikety" se objevily překvapivě v některých oblastech jejich mozků - tam, kde vznikly evidentně nové buňky. Šlo především o hipokampus v němž se mj. ukládají paměťové stopy a zážitky.

Ale vědci tehdy více věřili Pasko Rakicovi, americkému šéfovi několika ústavů a funkcionáři neurofyziologických společností, který podobnou metodou dokazoval, že se v mozkové kůře dospělých opic makaků nové neurony neobjevují. V roce 1985 napsal autoritativní článek “Limits of Neurogenesis in Primates,”, na který neurologové přísahali jako na bibli.  A tak vědecký vlk-samotář dr. Altman na Massachussetském technologickém institutu (a to ještě na pozici psychologa) musel čekat na potvrzení a uznání svého objevu neurogeneze skoro 40 let.

Až v roce 1998 švédský badatel Peter S. Eriksson přinesl první důkaz o nově vznikajících neuronech v dospělém lidském mozku. Provedl posmrtnou analýzu pacientů, u kterých předtím označil proliferující (množící se) nové neurony pomocí jiné značky pro DNA bromodeoxyuridinu (BrdU). Ještě předtím Fernando Nottebohm r. 1981 krásně ukázal, že u ptáků se jistá obnova mozkových neuronů odehrává vlastně celý život a že v hipokampu kanárků se zvyšuje neurogeneze v období páření a hnízdění, kdy se ptačí tatínkové učí nové písně, obveselující samičky na vejcích a zahánějící konkurenty.

Neurogeneze u dospělých lidí byla zatím dokumentována jen v některých oblastech. Musí v nich být přítomna neuronální „buněčná vajíčka“, kmenové buňky (NSCs = neural stem cells). Přesněji řečeno, jde o buňky už zčásti nasměrované a předurčené stát se (diferencovat se) na konkrétní konečný typ. V tomto případě jde o neurony. Takovým plastickým buňkám s jasným cílem diferenciace říkáme progenitorové.

Na jejich cestě stát se neurony asistují jako směrové tabule určité bílkovinné molekuly typu cytokinů a růstových faktorů, podporující jejich dozrávání v neurony. Jejich produkci obstarávají většinou pomocné leč veledůležité gliové buňky, např. astrocyty nebo oligodendrocyty. Popohánějí neurogenezi hlavně tehdy, když je to zapotřebí a působí při tvorbě některých paměťových stop nebo po poškození, například po mozkové mrtvici (iktu). Mimo neogenezi se proto studuje i gliogeneze, tj. vznik a zrání různých typů gliových buněk, napomáhajících při přeměně progenitorových buněk na nové neurony a vyživující je.

V mozku ale neurogeneze neprobíhá zdaleka tak automaticky a zdaleka ne ve všech částech, jako třebas při regeneraci kůže a sliznic. Jde jen o několik potenciálně neurogenních oblastí a podrobnosti lze najít např. pod heslem „neurogeneze“ na stránce „wikiskripta“. Máme také  tři oblasti tzv. konstitutivní neurogeneze, kde neurony rostou (a zanikají) průběžně a nejsou závislé na nějakém podnětu. Mimo hlavní oblast kde se neurony obnovují - což je spodní podélná části hippokampu (gyrus dentatus), jsou "novorozené" neurony prokázány ve vrstvě epitelové tkáně (ependymu), vystýlající mozkové komory, což jsou čtyři mozkomíšním mokem naplněné dutiny. Některé studie prokazují pomocí buněčných „visaček“ přítomnost malého množství progenitorových buněk také např. v míše, mezimozku, striatu (velkém podkorovém gangliu šedé hmoty) a mozkové kůře. 

Význam neurogeneze v dospělosti je zatím těžko odhadnutelný. Samozřejmě může jít o možnost tzv. plasticity mozku při různých většinou krizových situacích. Snad i pro regeneraci funkcí jako je řeč nebo smysly po úrazech a při nemocích a pro zlepšení intelektuálních schopností mozku (kognice).  

Zde je třeba se zmínit o depresích. Při některých depresích (bipolární porucha i tzv. velká deprese) ubývá neuronů v hipokampu a tvoří se jich méně. Zdá se, že některá antidepresiva počet nových neuronů zvyšují a existuje hypotéza o depresi jako poruše výměny neuronů v hipokampu a snad i propojeném nedalekém citovém centru, amygdale. To je dokonce vidět neinvasivními zobrazovacími technikami jako je CT nebo funkční magnetická resonance (fMR) na změnách objemu, respektive průřezu hipokampu.

Ale nejde jen o tělíčka nových neuronů s novými synapsemi na kratších výběžcích - dendritech. Tam neurogeneze zřejmě funguje a můžeme tento proces ovlivnit nějakým léčebným zásahem. Co nás trápí mnohem víc je nedostatek regenerace a obnovení dlouhých spojovacích axonů především v míše, které zatím neumíme „přinutit“ k obnovení činnosti. Ročně přibývá v ČR asi 200 osob s úrazy a nemocemi páteřní míchy a jedna možnost jejich léčení může spočívat ve výzkumu toho, jak bychom novými neurony mohli překlenout poškozené místo.

Ale vyvstávají otázky i ohledně paměti a učení. Copak je možné se racionálně učit nebo si na něco vzpomenout, jestliže by se nové neurony v hipokampu či jinde, kde sídlí paměť, neustále do těchto obvodů přidávaly? Dobrá zpráva je, že obměna buněk v paměťových centrech může zvýšit kapacitu pro učení a zpracování nových dat, případně dojde ke zdvojení (zálohování) důležitých informací v nových neuronech. Ale je tu jedno riziko. Při přepisu paměťových stop, nebo vybavení vzpomínky a novém uložení do „nevzdělaných“ mladých buněk může docházet k chybám. Záznam události se může pozměnit.  Všichni známe nebo sami vyprávíme „vylepšené“ historky. Ty se posléze ukládají jako fakta a my jsme skálopevně přesvědčeni o naší jediné pravdě. Asi jako když je pan prezident Zeman přesvědčen o existenci jakéhosi článku novináře Ferdinanda Peroutky, označujícího masového vraha Hitlera jako gentlemana.

Použitá literatura:

Altman, J. (1962): "Are neurons formed in the brains of adult mammals?" Science 135:1127-1128. 

Nottebohm, F. (1981): "A brain for all seasons: cyclical anatomical changes in song control nuclei of the canary brain" Science 214:1368-1370. 

Ortega-Perez, I., K. Murray, et al. (2007): "The how and why of adult neurogenesis?" J Mol Histol 38: 555-62. 

Gould, E. , How widespread is adult neurogenesis in mammals? Nat Rev Neurosci. 2007 Jun;8(6):481-8. 

Wiltrout, C., B. Lang, et al. (2007). "Repairing brain after stroke: a review on post-ischemic neurogenesis." Neurochem Int 50: 1028-1041. 

Weiss, S. et al. (1996): "Mulltipotent CNS stem cells are present in the adult mammalian spinal cord and ventricular neuroaxis." J. Neurosci. 16: 7599-7609; Nguyen, L. et al. (2006): "Coupling cell cycle exit, neuronal differentiation and migration in cortical neurogenesis." Cell Cycle 5: 2314-2318 

Schoenfeld, TJ., Cameron, H.A. Adult Neurogenesis and Mental Illness. Neuropsychopharmacology Reviews (2015) 40, 113–128 

Frey S. Can Stem Cells Be Used to Enhance Cognition? – A Survey . Cognitive Technology Page 1 of 10 

Schoenfeld, TJ., Cameron, H.A. Adult Neurogenesis and Mental Illness. Neuropsychopharmacology Reviews (2015) 40, 113–128