معلومة

هل الخلايا العصبية الجديدة تنقسم بشكل دعائي؟

هل الخلايا العصبية الجديدة تنقسم بشكل دعائي؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل الخلايا العصبية الجديدة تنقسم بشكل دعائي؟

  • إذا حاولت تحسين مهاراتي المنطقية ، فهل الخلايا العصبية الجديدة مصنوعة فقط لتلك المنطقة المحددة من الدماغ التي تتحكم في مهارة التفكير؟

  • لقد سمعت أن أحد جانبي الدماغ يتحكم في الجانب الآخر من الجسم ، إذا حاولت استخدام يدي غير المهيمنة (اليد اليسرى في حالتي) ، فهي خلايا عصبية جديدة مصنوعة فقط للجانب الأيمن من الدماغ ، هل تتحسن فقط بعض مناطق الدماغ؟


يبدو أنك تفترض أن دماغك / دماغك البشري ينتج خلايا عصبية جديدة بمرور الوقت - وهذا (إلى حد كبير) غير صحيح: الخلايا العصبية هي خلايا غير منقسمة وتتشكل جميعًا خلال مرحلة التطور الجنيني والطفولة / الطفولة المبكرة جدًا (انظر أيضًا هذا السؤال).

تُعرف الاستثناءات فقط جدًا من هذا باسم تكوين الخلايا العصبية للبالغين (توليد خلايا عصبية جديدة) ، المنطقة الأكثر احتمالًا أو نشاطًا في البشر ستكون الحُصين ، ومع ذلك لا يزال مدى أو أهمية هذه العملية لدى البشر غير معروفين حقًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحصين هي منطقة من الدماغ تحتوي في الغالب على الذكريات ولا ترتبط حقًا بمهارات التفكير أو التحكم في الجسم / الحركة.


ليس جوابا بل توضيحا. بعبارة "hippothalamus" (خطأ مطبعي محتمل) أعلاه ، من المحتمل أن يكون المقصود بها "hippocampus" ، كما هو مذكور في رابط wiki. يُعرف الحُصين بأنه "يحتفظ بالذكريات" ، ولكنه جزء من دائرة "ذاكرة" أكبر ويشبه قليلاً الذاكرة المؤقتة المسؤولة عن الاحتفاظ بالذكريات الحديثة فقط ودمج الذكريات الحديثة في الذاكرة طويلة المدى. يمكن أن تكون هذه النظرة العامة لتكوين الخلايا العصبية مفيدة أيضًا.


جورنال كلوب: عكس باركنسون & # 8217s مع الخلايا العصبية الجديدة

لا تنقسم الخلايا العصبية ولا تتكاثر ، فكيف يمكننا استبدال الخلايا العصبية التي قتلت بسبب الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض باركنسون ومرض # 8217؟ في Bio Eats World Journal Club ، ناقش البروفيسور Xiang-Dong Fu من UCSD والمضيفة Lauren Richardson فريقه وعمله على توليد خلايا عصبية جديدة في الدماغ عن طريق تحفيز الخلايا غير العصبية لتصبح خلايا عصبية. تتناول المحادثة كيف برمجوا تحويل نوع الخلية هذا ، وكيف تحققوا من أن هذه الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها حديثًا تعمل بشكل صحيح ، وكيف أثبتوا أن هذه الخلايا العصبية يمكن أن تحل محل تلك التي تم تدميرها في نموذج فأر لمرض باركنسون & # 8217s ، مما يعكس النمط الظاهري للمرض. يمهد هذا العمل الطريق لعلاج علاجي محتمل لهذا المرض وغيره من الأمراض العصبية التنكسية والعصبية المدمرة.

& # 8220 عكس نموذج لمرض باركنسون مع الخلايا العصبية السوداء المحولة في الموقع & # 8221 بواسطة Hao Qian، Xinjiang Kang، Jing Hu، Dongyang Zhang، Zhengyu Liang، Fan Meng، Xuan Zhang، Yuanchao Xue1، Roy Maimon، Steven F. Dowdy، Neal K. Devaraj و Zhuan Zhou و William C. Mobley و Don W. Cleveland & amp Xiang-Dong Fu.


البحث المحوري على القرود

اكتشف باحثو جامعة برينستون لأول مرة تجديد الخلايا في الحُصين والمنطقة تحت البطينية للبطينين الجانبيين في القرود ، وهي هياكل مهمة لتكوين الذاكرة ووظائف الجهاز العصبي المركزي.

كان هذا مهمًا ولكنه ليس بنفس أهمية اكتشاف عام 1999 لتكوين الخلايا العصبية في قسم القشرة الدماغية في دماغ القرد. القشرة الدماغية هي الجزء الأكثر تعقيدًا في الدماغ ، وقد أذهل العلماء عندما اكتشفوا تكوين الخلايا العصبية في هذه المنطقة الدماغية عالية الوظائف. إن فصوص القشرة الدماغية مسؤولة عن اتخاذ القرار والتعلم على مستوى أعلى.

تم اكتشاف تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين في ثلاث مناطق من القشرة الدماغية:

  • منطقة الفص الجبهي التي تتحكم في صنع القرار
  • المنطقة الزمنية السفلية ، والتي تلعب دورًا في التعرف البصري
  • المنطقة الجدارية الخلفية ، والتي تلعب دورًا في التمثيل ثلاثي الأبعاد

يعتقد الباحثون أن هذه النتائج تتطلب إعادة تقييم أساسية لتطور دماغ الرئيسيات. على الرغم من أن أبحاث القشرة الدماغية كانت محورية لتطوير البحث العلمي في هذا المجال ، إلا أن الاكتشاف لا يزال مثيرًا للجدل لأنه لم يثبت بعد حدوثه في الدماغ البشري.


كيف تقيس الخلايا نفسها

منذ أن اكتشف العلماء الخلايا تحت المجهر منذ أكثر من 350 عامًا ، لاحظوا أن كل نوع من الخلايا له حجم مميز. من البكتيريا الصغيرة إلى الخلايا العصبية التي يبلغ طولها بوصات ، فإن الحجم مهم لكيفية عمل الخلايا. ومع ذلك ، فإن السؤال عن كيفية تنظيم هذه اللبنات الأساسية لحجمها ، ظل لغزًا.

الآن لدينا تفسير لهذا السؤال البيولوجي الذي طال أمده. في دراسة ركزت على الطرف المتنامي للنباتات ، أظهر الباحثون أن الخلايا تستخدم محتوى الحمض النووي الخاص بها كمقياس داخلي لتقييم وضبط حجمها.

قال البروفيسور روبرت سابلوسكي ، قائد المجموعة في مركز جون إينيس والمؤلف المقابل للدراسة: "لقد اقترح لفترة طويلة أنه يمكن استخدام الحمض النووي كمقياس لحجم الخلية ، ولكن لم يكن من الواضح كيف يمكن للخلايا قراءة مقياس واستخدام المعلومات.المفتاح هو استخدام الحمض النووي كقالب لتجميع الكمية المناسبة من البروتين ، والتي تحتاج بعد ذلك إلى التخفيف قبل انقسام الخلية. من المثير العثور على مثل هذا الحل البسيط لوقت طويل مشكلة."

ينتج متوسط ​​حجم الخلية عن التوازن بين عدد الخلايا التي تنمو وعدد المرات التي تنقسم فيها إلى قسمين. لطالما كان من الواضح أن الخلايا تنمو إلى حجم معين قبل أن تنقسم. ولكن كيف يمكن لخلية أن تعرف مقدار نموها؟

مكان جيد للتحقيق في هذا السؤال هو في النسيج الإنشائي ، وهو الطرف المتنامي للنبات ، والذي يوفر خلايا جديدة لصنع الأوراق والزهور والسيقان. تنمو خلايا Meristem وتنقسم باستمرار. غالبًا ما تكون انقساماتها غير متساوية ، وتنتج خلايا ذات أحجام مختلفة. بمرور الوقت ، يجب أن تتراكم هذه الاختلافات ، لكن الخلايا الإنشائية تبقى ضمن نطاق ضيق من الأحجام على مدى فترات طويلة.

في هذه الدراسة التي تظهر في علم، تابع باحثو John Innes Center بعناية نمو وتقسيم خلايا Meristem بمرور الوقت. وجدوا أنه على الرغم من أن الخلايا يمكن أن تبدأ حياتها بأحجام متغيرة ، إلا أنه بحلول الوقت الذي تكون فيه الخلايا جاهزة لتكرار الحمض النووي الخاص بها (وهي خطوة ضرورية قبل انقسام الخلية ، حيث تحتاج كل خلية جديدة إلى نسختها الخاصة من الحمض النووي) ، فإن معظم التباين الأولي في أحجام الخلايا.

ثم راقبوا بروتينًا يسمى KRP4 ، والذي يتمثل دوره في تأخير بدء تكرار الحمض النووي ، ووجدوا أنه بغض النظر عن حجمها الأولي ، فإن الخلايا تولد دائمًا بنفس الكمية من KRP4. هذا يعني أنه عندما تولد خلية صغيرة جدًا ، فإنها تتلقى تركيزًا أعلى من KRP4 ، مما يؤخر تقدمها إلى تكرار الحمض النووي ، مما يتيح للخلية الوقت لتلحق بنفس حجم الخلايا الأخرى. على العكس من ذلك ، إذا ولدت خلية كبيرة جدًا ، يتم تخفيف KRP4 بحيث يمكن أن تنتقل بسرعة إلى المرحلة التالية دون مزيد من النمو. بمرور الوقت ، يحافظ هذا على خلايا Meristem ضمن نطاق حجم ضيق.

ولكن ما الذي يضمن أن الخلايا تبدأ بنفس الكمية من KRP4؟ اتضح أنه عندما تنقسم الخلايا ، فإن بروتين KRP4 "يأخذ جولة" على الحمض النووي ، الذي يُعطى بنسخ متطابقة لكل خلية مولودة. بهذه الطريقة ، تصبح الكمية الأولية من KRP4 متناسبة مع محتوى الخلية DNA. للتأكد من أن بروتين KRP4 يتراكم في الخلية الأم بما يتناسب مع محتوى الحمض النووي ، فإن أي بروتين KRP4 غير مرتبط بالحمض النووي يتم تدميره قبل انقسام الخلية بواسطة بروتين آخر يسمى FBL17. أكدت النماذج الرياضية واستخدام طفرات معدلة جينيًا بكميات متفاوتة من هذه المكونات الجينية الآلية.

يشرح البروفيسور روبرت سابلوفسكي هذه العملية ، "أحد الأحجية التي كان علينا حلها هو كيف يمكن للخلية أن تعرف مقدار نموها عندما تزداد معظم مكونات الخلية معًا من حيث العدد والحجم بحيث لا يمكن استخدامها كمسطرة ثابتة قياس الحجم. استثناء واحد هو الحمض النووي الموجود في الخلية بكمية منفصلة - تتضاعف الكمية بدقة قبل انقسام الخلية ، ولكنها لا تختلف مع نمو الخلية ".

ستسعى التجارب المستقبلية إلى شرح بالضبط كيف يرتبط البروتين التنظيمي KRP4 ، ثم ينفصل عن الكروموسومات أثناء انقسام الخلية. يريد الباحثون أيضًا فهم ما إذا كانت الآلية يتم تعديلها في أنواع مختلفة من الخلايا لإنتاج أحجام متوسطة مختلفة.

قد تفسر النتائج العلاقة بين حجم الجينوم وحجم الخلية - فالأنواع ذات الجينوم الكبير ، وبالتالي الكثير من الحمض النووي في خلاياها ، تميل إلى امتلاك خلايا أكبر. هذا مهم بشكل خاص في نباتات المحاصيل ، والتي تم اختيار العديد منها لاحتواء نسخ متعددة من الجينوم الموجود في أسلافهم البرية ، مما يؤدي إلى خلايا أكبر وغالبًا ما تكون ثمارًا وبذورًا أكبر.

توجد مكونات الآلية الجينية التي تتضمن KRP4 في العديد من الكائنات الحية ، وقد اقترح أن هذه المكونات مهمة لتنظيم حجم الخلية في الخلايا البشرية. وبالتالي قد تكون الآلية التي تم الكشف عنها في الدراسة ذات صلة أيضًا عبر الممالك البيولوجية ، مع آثار على بيولوجيا الخلية الحيوانية والبشرية.


قال باحثون إن البشر ينتجون خلايا دماغية جديدة طوال حياتهم

كشف العلماء أن البشر يواصلون إنتاج خلايا عصبية جديدة في جزء من دماغهم يشارك في التعلم والذاكرة والعاطفة طوال فترة البلوغ ، وذلك في مواجهة النظريات السابقة التي تقول إن الإنتاج توقف بعد المراهقة. يمكن أن تساعد النتائج في تطوير علاجات للحالات العصبية مثل الخرف.

يتم إنتاج العديد من الخلايا العصبية الجديدة في الحُصين عند الأطفال ، ولكن كان الأمر مثار جدل ساخن حول ما إذا كان هذا سيستمر حتى مرحلة البلوغ - وإذا كان الأمر كذلك ، ما إذا كان هذا المعدل ينخفض ​​مع تقدم العمر كما يظهر في الفئران والرئيسيات غير البشرية.

على الرغم من أن بعض الأبحاث قد وجدت خلايا عصبية جديدة في قرن آمون لكبار السن ، إلا أن دراسة حديثة حطمت الفكرة ، مدعية أن الخلايا العصبية الجديدة في الحُصين كانت في مستويات غير قابلة للاكتشاف في أواخر سن المراهقة.

الآن ، نشرت مجموعة أخرى من العلماء بحثًا يدفع إلى الوراء ، ويكشف أن الخلايا العصبية الجديدة يتم إنتاجها في منطقة الدماغ هذه لدى البالغين من البشر ولا تتراجع مع تقدم العمر. ويقولون إن النتائج يمكن أن تساعد في البحث عن طرق لعلاج الحالات التي تتراوح من مرض الزهايمر إلى المشاكل النفسية.

قالت الدكتورة ماورا بولدريني من جامعة كولومبيا في نيويورك والمؤلفة الأولى للدراسة الجديدة المنشورة في مجلة Cell Stem Cell: "الجزء المثير هو أن الخلايا العصبية موجودة طوال العمر". وقالت: "يبدو أن البشر يختلفون بالفعل عن الفئران - حيث ينخفض ​​[إنتاج الخلايا العصبية] مع تقدم العمر بسرعة كبيرة - وهذا قد يعني أننا بحاجة إلى هذه الخلايا العصبية لقدراتنا التعليمية المعقدة والاستجابات السلوكية المعرفية للعواطف".

نظر بولدريني وزملاؤه إلى الحُصين في 28 رجلاً وامرأة تتراوح أعمارهم بين 14 و 79 عامًا ، تم جمعها بعد ساعات فقط من وفاتهم. الأهم من ذلك ، يلاحظ بولدريني ، أن جميع الأفراد كانوا يتمتعون بصحة جيدة قبل الموت ، على عكس العديد من الدراسات السابقة.

باستخدام عدد من التقنيات ، فحص الفريق درجة تكوين الأوعية الدموية الجديدة ، وحجم وعدد الخلايا في مراحل مختلفة من النضج ، في منطقة تعرف باسم التلفيف المسنن - منطقة الحصين حيث يتم إنتاج الخلايا العصبية الجديدة .

قال بولدريني: "وفقًا لدراسات الفئران ، هناك هذه الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي هي عبارة عن مجموعة من الخلايا التي لا تفعل شيئًا بشكل طبيعي ، فهي هادئة ، ومن ثم يمكن أن تخضع للانقسام" ، مضيفًا أن بعض الدراسات أشارت إلى أننا قد نكون كذلك. ولدت ببركة محدودة من هذه "الخلايا الأم". "تلك الخلايا الوليدة هي تلك التي تنقسم بشكل كبير وتصنع المزيد من الخلايا وتتمايز لتصبح خلية عصبية."

وجد الفريق أن مستويات هذه "الخلايا الأم" تنخفض مع تقدم العمر في المنطقة الأمامية والمتوسطة من التلفيف المسنن. ومع ذلك ، لم تنخفض مستويات الخلايا التي تسببت في ظهورها ، حيث وجد الفريق الآلاف من الخلايا العصبية الجديدة غير الناضجة في التلفيف المسنن وقت الوفاة بغض النظر عن العمر.

"لا يزال بإمكاننا تكوين عدد كافٍ من الخلايا العصبية حتى مع وجود عدد أقل من هؤلاء" الأمهات ". قال بولدريني.

ومع ذلك ، كان هناك انخفاض في مقدمة التلفيف المسنن في عدد الخلايا المنتجة للمواد المرتبطة بالمرونة العصبية - قدرة الدماغ على التغيير أو "إعادة الأسلاك".

قال بولدريني: "على الرغم من أننا نصنع هذه الخلايا العصبية الجديدة ، إلا أنها قد تكون أقل مرونة ، أو ربما تقلل من الروابط أو تهاجر بشكل أقل".

لاحظ المؤلفون أن انخفاض اللدونة قد يساعد في تفسير سبب تعرض الأشخاص الأصحاء لمزيد من الضعف العاطفي مع تقدمهم في العمر ، لكن تكوين خلايا جديدة بما في ذلك الخلايا العصبية قد يساعد في الحماية من التدهور المعرفي أو العاطفي.

قال بولدريني إنه من المهم الآن النظر إلى ما يحدث في أدمغة أولئك الذين يعانون من مرض الزهايمر والمشاكل العاطفية ، لأنه إذا كانت هناك اختلافات في تكوين خلايا جديدة في الحُصين ، فيمكن أن تقدم للعلماء أهدافًا جديدة للعلاج.

قالت الدكتورة مرسيدس باريديس من جامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو ، وهي مؤلفة ورقة بحثية الشهر الماضي تشير إلى أن البالغين لا يطورون خلايا عصبية جديدة ، إنها لم تقتنع. وقالت: "في الوقت الحالي ، لا نعتقد أن هذه الدراسة الجديدة تتحدى ما توصلنا إليه من ملاحظاتنا المنشورة مؤخرًا: إذا استمرت عملية تكوين الخلايا العصبية في الحُصين البشري البالغ ، فهي ظاهرة نادرة للغاية". "إنه يتلخص في تفسير الخلايا الملتبسة التي اتخذناها خطوات إضافية لتوصيفها على نطاق واسع وأظهرنا أنها ليست خلايا عصبية جديدة كما ظهرت لأول مرة."

لكن الدكتور نيلز هان من جامعة كارديف قال إنه مقتنع بتكوين خلايا عصبية جديدة في دماغ الإنسان البالغ ، على الرغم من أن وظيفتها لم تتضح بعد.

وقال: "نعلم من العمل في النماذج الحيوانية أن الخلايا العصبية المولودة لدى البالغين مطلوبة لعمليات التعلم والذاكرة المختلفة ، وهناك بعض الأدلة التي تشير إلى تعطل تكوين الخلايا العصبية في الحالات النفسية للإنسان". "هذه منطقة واعدة للعلاجات المحتملة."


هل ينتج دماغك خلايا جديدة؟

ها هي المسودة الأصلية لمقالة مميزة كتبت لها عالم جديد، حول تكوين الخلايا العصبية في دماغ الإنسان. ستحتاج إلى التسجيل لقراءة إصدار المجلة ، ولكن التسجيل مجاني ولا يستغرق سوى دقيقة واحدة.

يشير تكوين الخلايا العصبية إلى إنتاج خلايا عصبية جديدة. يريد الجميع تصديق أن الدماغ البشري يستمر في إنتاج خلايا جديدة طوال الحياة ، ولكن كما سترون من المقالة ، فإن الدليل على ذلك ضعيف على الأرض ، والعديد من الباحثين البارزين يشككون في ذلك.

أجلس على مقعد مختبر طويل في مركز MRC للبيولوجيا العصبية التنموية ، وألقي نظرة على المجهر في الدماغ الخلفي لجنين دجاج يبلغ من العمر ثلاثة أيام. في وقت سابق ، تم حقن البويضة بـ bromodeoxyuridine (BrdU) ، وهو مركب يشبه تركيبته بنية thymidine ، وهو أحد المكونات الرئيسية الأربعة للحمض النووي ، والذي تم دمجه في الحمض النووي الجديد المركب.

ثم تمت إزالة الجنين ، وتشريح الدماغ المؤخر ومعالجته بجسم مضاد يربط BrdU. الآن ، مقسومة على طول الجزء العلوي ومقسمة على شريحة زجاجية ، يبدو أنها مقسمة إلى ثمانية أقسام ، كل منها يكشف عن الخلايا الوليدة مع حمضها النووي الملون باللون البني الداكن.

يوضح أندرو لومسدن ، مدير المركز ، أن كل جزء يعبر عن مزيج فريد من جينات الزخرفة وأن حدود المقطع تقيد حركات الخلايا غير الناضجة. تكتسب الخلايا العصبية في كل جزء هوية فريدة - يتحد أولئك المولودون في الجزء الأمامي لتشكيل نواة العصب القحفي الخامس ، في حين أن تلك الخلايا الخلفية تشكل أعصابًا قحفية أخرى.

في هذه المرحلة التنموية ، يكون الجهاز العصبي عبارة عن أنبوب مجوف يمتد على طول ظهر الجنين. تحتوي جدرانه على خلايا على شكل إسفين تنقسم بالقرب من السطح الداخلي لإنتاج الخلايا العصبية التي تهاجر إلى الخارج. يحدث هذا بمعدلات مختلفة على طول الأنبوب ، مما ينتج عنه ثلاثة انتفاخات في أحد طرفيه ، والتي تشكل الدماغ في النهاية. تملأ الموجات المتتالية من الخلايا المهاجرة الدماغ النامي لإعطاء القشرة مظهرها ذي الطبقات المميزة. عند وصولهم إلى وجهتهم ، يتمايزون إلى أنواع الخلايا الرئيسية الثلاثة للدماغ - الخلايا العصبية والخلايا النجمية والخلايا قليلة التغصن - ثم تنبت الفروع المتصلة لتشكيل نسيج وظيفي.

ينبوع الشباب الأبدي؟

خلال معظم القرن الماضي ، كان يُعتقد أن إنتاج الخلايا العصبية الجديدة - تكوين الخلايا العصبية - يقتصر على التطور الجنيني. كتب سانتياغو رامون إي كاجال ، أب علم الأعصاب الحديث: "بمجرد انتهاء التطور ، جفت ينابيع النمو… بشكل لا رجوع فيه. في البالغين ، تكون المسارات العصبية… ثابتة. كل شيء قد يموت ، ولا شيء يمكن أن يتجدد."

أصبح هذا هو العقيدة المركزية لعلم الأعصاب ، لكن الرأي بدأ يتغير في الثمانينيات ، عندما نشر فرناندو نوتيبوم من جامعة روكفلر أول دليل واضح على تكوين الخلايا العصبية للبالغين في دماغ الفقاريات. أظهر نوتبوم أن دماغ الكناري البالغ يخضع لتغيرات موسمية في الحجم. يغني الذكور للإناث اللحن ، لكن مناطق الدماغ المنتجة للأغاني تقل بشكل كبير في الحجم بعد موسم التكاثر. في الربيع التالي ، يتم تجديدها عن طريق تكوين الخلايا العصبية حتى يتمكن الذكر من تعلم أغانٍ جديدة.

في الواقع ، أبلغ جوزيف ألتمان من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عن أدلة على تكوّن الخلايا العصبية لدى البالغين في الستينيات ، في حصين الفئران البالغة وخنازير غينيا وقشرة القطط ، لكن عمله تم تجاهله ثم تعرض للسخرية. يقول نوتيبوم: "بدأ ألتمان فكرة تكوين الخلايا العصبية للبالغين ، لكن بياناته لم تكن مقنعة". "أظهرت نتائجنا ، بما لا يدع مجالاً للشك ، أن الخلايا العصبية تولد في مرحلة البلوغ وتندمج في دوائر موجودة. لقد وضعت حدًا لأكبر قدر من المقاومة ضد الفكرة."

سرعان ما تبع الدليل على تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين في الثدييات. في عام 1992 ، عزل صامويل وايس وبرنت رينولدز من جامعة كالجاري الخلايا الجذعية العصبية من أدمغة الفئران البالغة وأظهروا أن بإمكانهم إنتاج الخلايا العصبية والخلايا النجمية عند نموها في طبق بتري. هذا ما أكده فريد غيج من معهد سالك. بالتعاون مع العديد من الزملاء ، أظهر Gage أيضًا أن التمرينات والإثراء البيئي يزيدان من معدل تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين ، وأن عدد الخلايا الجديدة المنتجة يتناقص مع تقدم العمر. تم الآن نشر آلاف الدراسات ، ومن المقبول على نطاق واسع أن دماغ الفأر البالغ يستمر في إنتاج خلايا عصبية جديدة.

في جميع أجنة الثدييات ، يحدث تكوين الخلايا العصبية على طول الأنبوب العصبي بالكامل. في البالغين ، يتحول التجويف المجوف للأنبوب إلى بطينات دماغية مملوءة بالسائل الدماغي النخاعي ، ويقتصر تكوين الخلايا العصبية على منطقتين من الدماغ ، تحتوي كل منهما على مكان مناسب لأنواع مختلفة من الخلايا الجذعية.

الموضع الأكبر ، الموجود في جدران البطينين الجانبيين على شكل حرف C ، ينتج خلايا عصبية غير ناضجة تهاجر في سلاسل داخل تيار الهجرة المنقاري (RMS) إلى البصلة الشمية. يتمايز البعض في الخلايا العصبية الناضجة التي تندمج في الدوائر المحلية وتشارك في معالجة معلومات الرائحة. ينتج الآخر خلايا تندمج في التلفيف المسنن للحصين وتلعب أدوارًا مهمة في التعلم والذاكرة. لا تزال كيفية مشاركة الخلايا الجديدة في معالجة المعلومات غير واضحة بالضبط. قد تحل محل الخلايا المحتضرة ، أو يمكن إضافتها إلى الدوائر الحالية لتوفير قدرات معالجة المعلومات الإضافية.

تحتوي مناطق أخرى من البطينين الجانبيين على خلايا جذعية نائمة ، والتي يمكن تنشيطها بعد إصابة الدماغ لإنتاج خلايا جديدة تهاجر إلى موقع الإصابة.

من الفئران إلى القرود والرجال

في أواخر التسعينيات ، أبلغت إليزابيث جولد من جامعة برينستون عن دليل على تكوّن الخلايا العصبية لدى البالغين في قرن آمون القرد ، وأظهرت أن الإجهاد يقلل من انقسام الخلايا الجذعية في التلفيف المسنن. ومع ذلك ، فإن دماغ القرد أكبر بكثير من دماغ القوارض ، والعملية مطولة. يتم إنتاج خلايا أقل ، وتهاجر لمسافات أكبر وتستغرق وقتًا أطول لتنضج. وفقًا لدراسة حديثة أجراها باحثون من جامعة إلينوي ، تستغرق الخلايا الجديدة في التلفيف المسنن المكاك ستة أشهر على الأقل لتنضج تمامًا.

تكوّن الخلايا العصبية لدى البالغين متورط في الاكتئاب ومرض الزهايمر ، وكلاهما ينطوي على انكماش الحُصين. تعمل مضادات الاكتئاب Prozac و imipramine على تحفيز تكوين الخلايا العصبية في قرن آمون في الفئران البالغة وتعتمد بعض آثارها على الخلايا الجديدة. كما أنهم يصنعون خلايا حصينية غير ناضجة مشتقة من أجنة بشرية تنقسم في طبق بتري.

من المسلم به الآن أن تكون الخلايا العصبية عند البالغين تحدث عند البشر ، وقد أحدثت الفكرة ثورة في طريقة تفكيرنا في الدماغ. يُعتقد على نطاق واسع أن التمارين البدنية والعقلية يمكن أن تحفز تكوين الخلايا العصبية في الحُصين التي تعوض التدهور المعرفي المرتبط بالعمر وقد تحمي من الاكتئاب ومرض الزهايمر. يقول لومسدن: "كل شخص يريد أن يصدق أن تكون الخلايا العصبية الوظيفية تحدث عند البالغين". "الكل يريد أن يعتقد أنه يمكننا إصلاح الأدمغة التالفة ، ولكن هناك القليل من الأدلة الثمينة على ذلك."

أكبر المتشككين هو باسكو راكيتش ، الذي كشف كيف تهاجر الخلايا حديثي الولادة في الدماغ النامي في سلسلة من التجارب الكلاسيكية التي أجريت في أوائل السبعينيات. قام Rakic ​​بحقن أجنة قرد المكاك بالثيميدين المشع وقام بتقطيع أدمغتهم إلى مئات الأقسام الرفيعة للغاية. لقد حدد الخلايا العصبية المهاجرة من خلال حمضها النووي المشع حديثًا ، وأعاد بناء الأقسام بشق الأنفس ، لإظهار أن الخلايا تتسلق على خلايا مستطيلة تسمى الخلايا الدبقية الشعاعية ، والتي تمتد بسمك الأنبوب لتلامس أسطحها الداخلية والخارجية ثم تزحف ، الأميبا ، على طول الألياف الدبقية الشعاعية على السطح الخارجي. تظهر مخططاته المرسومة باليد والتي تصور العملية في الكتب المدرسية حتى يومنا هذا.

الآن رئيس قسم علم الأحياء العصبية في جامعة ييل ومدير معهد كافلي لعلم الأعصاب ، يلقي راكيتش بظلاله الطويلة ، وكان شديد الانتقاد لبعض أبحاث تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين. ويشير إلى أن BrdU يمكن أن تحفز انقسام الخلايا ، وكذلك تسمم الخلايا المحتضرة ، التي تصنع الحمض النووي قبل موتها مباشرة ، لذلك لا يمكنها إعطاء تعداد دقيق للخلايا الوليدة في أنسجة المخ البالغة. يمكن التغلب على هذا عن طريق تلطيخ مزدوج بأجسام مضادة أخرى ، للتحقق من أن الخلايا التي تحمل علامة BrdU تنقسم بالفعل.

نشر Rakic ​​أدلة مع وضد تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين في قرود المكاك. ويقدر أن الخلايا العصبية المضافة إلى الحُصين البشري البالغ تستغرق عامًا حتى تنضج ، ويجادل بأن مضادات الاكتئاب لا يمكن أن تعمل عن طريق تحفيز تكوين الخلايا العصبية لأن تأثيرها يستغرق حوالي شهر.

يقول Nottebohm: "كان راكيتش عقلانيًا في المطالبة بمستويات أعلى من الإثبات ،" لكنه انتقد بشدة تكوين الخلايا العصبية عند البالغين لدرجة أنها كانت بالنسبة للكثيرين بمثابة دفاع عن العقيدة القديمة. بصفتي مشاركًا في المعارك ، وجدته سلبيًا للغاية و غير مدرك بشكل خاص. استخدم عمله حيوانات مأوى في ظروف تمنع تكوين الخلايا العصبية الجديدة وبقائها على قيد الحياة ".

يقول Nottebohm وآخرون إن Rakic ​​قد أعاق أبحاث تكوين الخلايا العصبية للبالغين ، ولكن وفقًا لـ Gage ، فقد كان "محركًا مهمًا لجعل المجال أكثر صرامة. إنه يتحدى الضعف في عملهم والأمر متروك للباحثين في هذا المجال لمعالجتها . " لكن غيج يشير إلى أن الخلايا العصبية غير الناضجة المشتقة من الخلايا الجذعية للفأر تكون أكثر نشاطًا من نظيراتها الناضجة ، لذلك قد تكون فترة النضج الممتدة مفيدة بالفعل. "لست مندهشًا من أن النضج سيستغرق وقتًا أطول لدى البشر ، ولكن الطريقة الأخرى للنظر إليه هي أن الخلايا الوليدة تتمتع بفترة طويلة من اللدونة."

ومع ذلك ، فإن شكوك Rakic ​​مدعومة بالأدلة العلمية - أو بالأحرى عدم وجودها.

في عام 1998 ، قام Gage والراحل Peter Eriksson بفحص أدمغة خمسة مرضى بالسرطان تم حقنهم بـ BrdU لأغراض التشخيص. عالجوا أنسجة الحصين بأجسام مضادة ضد BrdU وبروتينات تم تصنيعها بواسطة عصبونات غير ناضجة ، ووجدوا بعض التلطيخ في التلفيف المسنن. كان هذا أول دليل على أن دماغ الإنسان البالغ يحتوي على خلايا عصبية حديثي الولادة ، لكن الباحثين أكدوا أنه لا يظهر أن الخلايا تعمل.

قام البعض الآخر بعزل الخلايا الجذعية من مناطق مختلفة من الدماغ البشري البالغ. تتمتع هذه الخلايا بقدرة محدودة على التجديد الذاتي عندما تنمو في المختبر ، ولكنها يمكن أن تولد خلايا نجمية ناضجة وخلايا قليلة التغصن وخلايا عصبية ذات خصائص كهربائية طبيعية.

في عام 2006 ، قام جوناس فريزين من معهد كارولينسكا وزملاؤه بفحص القشرة المخية في أدمغة سبعة بالغين تم تشريحها. لقد بحثوا عن الكربون المشع الناتج عن اختبارات القنبلة النووية في الحرب الباردة ، والذي يتراكم في الحمض النووي المركب حديثًا ، لكنهم اكتشفوا مستويات الغلاف الجوي فقط ، وخلصوا إلى أن تكوين الخلايا العصبية لا يحدث في القشرة.

في الآونة الأخيرة ، قام جيرد كمبرمان من مركز العلاجات التجديدية في دريسدن وزملاؤه بفحص أدمغة 54 فردًا تصل أعمارهم إلى 100 عامًا ، باستخدام أجسام مضادة لبروتينات متعددة ، ووجدوا أعدادًا صغيرة من خلايا الحصين حديثي الولادة في كل منهم. يقول كيمبرمان: "يبدو أنه هو نفسه الموجود في القوارض". "هناك انخفاض حاد للغاية في الحياة المبكرة ولكن ينتهي بك الأمر بمستوى منخفض للغاية يتم الحفاظ عليه. لقد رأينا أعدادًا صغيرة من الخلايا ، لكننا رأيناها حتى سن الشيخوخة."

لكن أرتورو ألفاريز بويلا ، الأستاذ في قسم جراحة الأعصاب بجامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، غير مقتنع تمامًا. يقول: "قدم Gage و Erikkson دليلًا على حدوث بعض التكاثر في الحُصين البالغ ، ولكن يجب التعامل مع هذا بحذر ، لأن بعض الخلايا المصنفة ربما كانت تحتضر."

حصل ألفاريز بويلا على درجة الدكتوراه. كان يعمل على الطيور المغردة مع Nottebohm قبل أن يوجه انتباهه إلى القوارض ، حيث أظهر أن الخلايا العصبية حديثي الولادة تهاجر لمسافات طويلة إلى البصلة الشمية. وقد نشر منذ ذلك الحين العديد من الدراسات التي تشير إلى أن هذه الهجرة ربما لا تحدث عند البالغين. من خلال العمل مع نادر ساناي ، مدير مركز بارو لأبحاث أورام الدماغ في فينيكس ، أريزونا ، قام بفحص أدمغة ما يقرب من 100 شخص من جميع الأعمار ، وعدد مماثل من عينات الأنسجة التي تمت إزالتها أثناء جراحة الأعصاب.

حددوا "شريطًا" من الخلايا النجمية في جدران البطينات الجانبية التي تنتج خلايا عصبية غير ناضجة وخلايا نجمية وخلايا قليلة التغصن والتي لم يتم رؤيتها في الأنواع الأخرى. حددوا أيضًا RMS عند الرضع ، ووجدوا أنه يحتوي على أعداد صغيرة من الخلايا المهاجرة ، بالإضافة إلى مسار هجرة غير محدد سابقًا ، والذي يتفرع من RMS للدخول إلى قشرة الفص الجبهي.

وفقًا لبياناتهم ، تحدث الهجرة في كلا المسارين بعد الولادة ، ولكنها تنخفض بشكل حاد بحلول عمر 18 شهرًا وتختفي تمامًا تقريبًا بحلول مرحلة البلوغ المبكرة. تقول ألفاريز بويلا: "خلصنا إلى أنه إذا حدثت الهجرة فهي نادرة جدًا ، وأن الخلايا لا تشكل حزمًا كبيرة تهاجر إلى البصلة الشمية". تتعارض البيانات مع تلك الخاصة بدراسة عام 2007 من قبل إريكسون وموريس كيرتس ، الذين رأوا RMS قويًا يحتوي على أعداد كبيرة من الخلايا المهاجرة ، ولكن تم تأكيدها في العام الماضي من قبل الباحثين الصينيين ، الذين وجدوا أعدادًا صغيرة من الخلايا العصبية المهاجرة في RMS البالغ ، ولكن لا. خلايا جديدة في البصيلة الشمية نفسها.

تقول ألفاريز بويلا: "ما زال مقدار تكوّن الخلايا العصبية لدى كبار السن ، ومدى إسهامه في اللدونة الموضعية ، سؤالين مفتوحين". "هناك جدل حول مقدار تجديد الخلايا الموجود في الحُصين ومدى ثبات الخلايا الجذعية طوال الحياة. إذا تراجعت مع تقدم العمر ، فإنها لا تتجدد ذاتيًا حقًا."

بشكل عام ، تشير الدراسات القليلة المتاحة إلى أن ينبوع الشباب قد تقلص إلى مجرد هزيلة لدى البالغين. لا يوجد أي دليل على الإطلاق على تكوين الخلايا العصبية للبالغين في القشرة البشرية ، ولا يزال وجود RMS عند البالغين محل خلاف ، والدليل على تكوين الخلايا العصبية في الحصين ضعيف جدًا على الأرض. إذا كان الحُصين ينتج خلايا جديدة ، فهل هناك ما يكفي ليكون ذا أهمية؟

يعتقد كيمبرمان أن هناك: "تتطلب الشبكة إضافة عدد قليل جدًا من الخلايا ولا تزال ذات صلة وظيفية" ، كما يقول. يعتقد باحثون آخرون في مجال تكوين الخلايا العصبية لدى البالغين أيضًا أن عددًا صغيرًا من الخلايا يمكن أن يكون ذا صلة بوظيفة الحُصين. لكن يبقى هذا السؤال بلا إجابة ، واحتمال أن يكون عدد الخلايا المنتجة ليس كبيرًا بما يكفي ليكون مهمًا وظيفيًا له آثار خطيرة على الادعاءات الشائعة ، مثل أن التمرين يمكن أن يحسن الذاكرة ، وأيضًا بالنسبة للرؤية الجديدة للدماغ التي كانت اعتمد بسرعة.

يقول لومسدن: "أحد الآثار الجانبية لامتلاك دماغ كبير ومعقد هو أنك لا تريد أن يتدخل الوافدون الجدد الساذجون". "كيف يمكن أن تتكامل الخلايا العصبية الجديدة بشكل مفيد في الشبكات العصبية المعقدة؟ إذا كان هناك أي شيء ، فإن التطور كان سيضمن لعنة وجود آليات للقضاء على هذه الأعصاب. الافتقار إلى تكوين الخلايا العصبية بعد اكتمال خطة الاتصال للدماغ سيكون ميزة انتقائية."

لذلك ، قد يفضل الدماغ الاستقرار على اللدونة. قد يكون تكوين الخلايا العصبية لدى الإنسان البالغ من بقايا التطور ، والذي يأتي بتكلفة عالية جدًا ، حيث من المحتمل أن تساهم الخلايا الجذعية في دماغ الإنسان البالغ في تكوين ورم الدماغ.

لا يزال هناك أمل

يقول نوتيبوم: "كان راكيتش محقًا في الغالب". "حتى الآن ، الدليل القاطع هو أن معظم الخلايا العصبية تتشكل في وقت مبكر من التطور ، بما في ذلك بعد فترة قصيرة من الولادة." ولكن حتى لو لم تحدث عملية تكوين الخلايا العصبية الوظيفية في دماغ الإنسان ، أو إذا كانت أعداد الخلايا المنتجة صغيرة جدًا بحيث لا تكون ذات أهمية ، فلا يزال هناك أمل في أن تكون الخلايا الجذعية العصبية ذات قيمة علاجية.

يتابع نوتيبوم: "فات راكيتش ما كان محوريًا في الجدل". "هناك مجموعة غنية من الخلايا الجذعية العصبية التي تستمر في توليد خلايا عصبية جديدة في مرحلة البلوغ. هذا له أهمية قصوى. يظهر ، من حيث المبدأ ، أن هذا الخزان يمكن استغلاله لأغراض إصلاح الدماغ."

تحقيقا لهذه الغاية ، يستكشف الباحثون طريقتين لتطوير علاجات تعتمد على الخلايا الجذعية العصبية للحالات العصبية ، على الرغم من أن مثل هذه العلاجات لا تزال بعيدة المنال. تتمثل إحدى الطرق في إقناع الخلايا الجذعية في الدماغ لتوليد الخلايا العصبية التي تهاجر إلى المواقع المصابة أو المريضة. والآخر هو زرع الخلايا العصبية التي نمت في المختبر من أنواع محددة مباشرة في الدماغ. في الواقع ، يمكن للخلايا العصبية المشتقة من الخلايا الجذعية العصبية البشرية أن تتمايز إلى خلايا عصبية تعمل بكامل طاقتها عند زرعها في دماغ الجرذ الجنيني ، ويمكن الآن تعقبها في الحيوانات الحية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي.

يقول Nottebohm: "لقد وجدنا أول دليل على الخلايا العصبية القابلة للاستبدال ، ولا يساورني شك في أن مجالًا جديدًا بالكامل سيظهر حول هذا المفهوم. أنا متأكد من أن هذا سيكون له تأثير عميق عاجلاً أم آجلاً. هذه مجرد البداية . "


محتويات

تحرير تكوين الخلايا العصبية التنموية

أثناء التطور الجنيني ، يُشتق الجهاز العصبي المركزي للثدييات (الدماغ والحبل الشوكي CNS) من الأنبوب العصبي ، الذي يحتوي على NSCs التي ستولد الخلايا العصبية لاحقًا. [2] ومع ذلك ، لا يبدأ تكوين الخلايا العصبية حتى يتم الوصول إلى عدد كافٍ من NSCs. تسمى هذه الخلايا الجذعية المبكرة الخلايا العصبية الظهارية (NEC) ، ولكنها سرعان ما تأخذ شكلًا شعاعيًا ممدودًا للغاية وتُعرف بعد ذلك باسم الخلايا الدبقية الشعاعية (RGC). [2] RGCs هي الخلايا الجذعية الأولية للجهاز العصبي المركزي للثدييات ، وتوجد في منطقة البطين الجنينية ، والتي تقع بجوار التجويف المركزي المملوء بالسوائل (النظام البطيني) للأنبوب العصبي. [3] [4] Following RGC proliferation, neurogenesis involves a final cell division of the parent RGC, which produces one of two possible outcomes. First, this may generate a subclass of neuronal progenitors called intermediate neuronal precursors (INP)s, which will divide one or more times to produce neurons. Alternatively, daughter neurons may be produced directly. Neurons do not immediately form neural circuits through the growth of axons and dendrites. Instead, newborn neurons must first migrate long distances to their final destinations, maturing and finally generating neural circuitry. For example, neurons born in the ventricular zone migrate radially to the cortical plate, which is where neurons accumulate to form the cerebral cortex. [3] [4] Thus, the generation of neurons occurs in a specific tissue compartment or 'neurogenic niche' occupied by their parent stem cells.

The rate of neurogenesis and the type of neuron generated (broadly, excitatory or inhibitory) are principally determined by molecular and genetic factors. These factors notably include the Notch signaling pathway, and many genes have been linked to Notch pathway regulation. [5] [6] The genes and mechanisms involved in regulating neurogenesis are the subject of intensive research in academic, pharmaceutical, and government settings worldwide.

The amount of time required to generate all the neurons of the CNS varies widely across mammals, and brain neurogenesis is not always complete by the time of birth. [2] For example, mice undergo cortical neurogenesis from about embryonic day (post-conceptional day) (E)11 to E17, and are born at about E19.5. [7] Ferrets are born at E42, although their period of cortical neurogenesis does not end until a few days after birth. [8] In contrast, neurogenesis in humans generally begins around gestational week (GW) 10 and ends around GW 25 with birth about GW 38-40. [9]

Epigenetic modification Edit

As embryonic development of the mammalian brain unfolds, neural progenitor and stem cells switch from proliferative divisions to differentiative divisions. This progression leads to the generation of neurons and glia that populate cortical layers. Epigenetic modifications play a key role in regulating gene expression in the cellular differentiation of neural stem cells. Epigenetic modifications include DNA cytosine methylation to form 5-methylcytosine and 5-methylcytosine demethylation. [10] [11] These modifications are critical for cell fate determination in the developing and adult mammalian brain.

DNA cytosine methylation is catalyzed by DNA methyltransferases (DNMTs). Methylcytosine demethylation is catalyzed in several stages by TET enzymes that carry out oxidative reactions (e.g. 5-methylcytosine to 5-hydroxymethylcytosine) and enzymes of the DNA base excision repair (BER) pathway. [10]

Adult neurogenesis Edit

Neurogenesis can be a complex process in some mammals. In rodents for example, neurons in the central nervous system arise from three types of neural stem and progenitor cells: neuroepithelial cells, radial glial cells and basal progenitors, which go through three main divisions: symmetric proliferative division asymmetric neurogenic division and symmetric neurogenic division. Out of all the three cell types, neuroepithelial cells that pass through neurogenic divisions have a much more extended cell cycle than those that go through proliferative divisions, such as the radial glial cells and basal progenitors. [12] In the human, adult neurogenesis has been shown to occur at low levels compared with development, and in only two regions of the brain: the adult subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles, and the dentate gyrus of the hippocampus. [13] [14] [15]

Subventricular zone Edit

In many mammals, including rodents, the olfactory bulb is a brain region containing cells that detect smell, featuring integration of adult-born neurons, which migrate from the SVZ of the striatum to the olfactory bulb through the rostral migratory stream (RMS). [13] [16] The migrating neuroblasts in the olfactory bulb become interneurons that help the brain communicate with these sensory cells. The majority of those interneurons are inhibitory granule cells, but a small number are periglomerular cells. In the adult SVZ, the primary neural stem cells are SVZ astrocytes rather than RGCs. Most of these adult neural stem cells lie dormant in the adult, but in response to certain signals, these dormant cells, or B cells, go through a series of stages, first producing proliferating cells, or C cells. The C cells then produce neuroblasts, or A cells, that will become neurons. [14]

Hippocampus Edit

Significant neurogenesis also occurs during adulthood in the hippocampus of many mammals, from rodents to some primates, although its existence in adult humans is debated. [17] [18] The hippocampus plays a crucial role in the formation of new declarative memories, and it has been theorized that the reason human infants cannot form declarative memories is because they are still undergoing extensive neurogenesis in the hippocampus and their memory-generating circuits are immature. [19] Many environmental factors, such as exercise, stress, and antidepressants have been reported to change the rate of neurogenesis within the hippocampus of rodents. [20] [21] Some evidence indicates postnatal neurogenesis in the human hippocampus decreases sharply in newborns for the first year or two after birth, dropping to "undetectable levels in adults." [17]

Neurogenesis has been best characterized in model organisms such as the fruit fly ذبابة الفاكهة سوداء البطن. Neurogenesis in these organisms occur in the medulla cortex region of their optic lobes. These organisms can represent a model for the genetic analysis of adult neurogenesis and brain regeneration. There has been research that discuss how the study of “damage-responsive progenitor cells” in Drosophila can help to identify regenerative neurogenesis and how to find new ways to increase brain rebuilding. Recently, a study was made to show how “low-level adult neurogenesis” has been identified in Drosophila, specifically in the medulla cortex region, in which neural precursors could increase the production of new neurons, making neurogenesis occur. [22] [23] [24] In Drosophila, Notch signaling was first described, controlling a cell-to-cell signaling process called lateral inhibition, in which neurons are selectively generated from epithelial cells. [25] [26] In some vertebrates, regenerative neurogenesis has also been shown to occur. [27]

There is evidence that new neurons are produced in the dentate gyrus of the adult mammalian hippocampus, the brain region important for learning, motivation, memory, and emotion. A study reported that newly made cells in the adult mouse hippocampus can display passive membrane properties, action potentials and synaptic inputs similar to the ones found in mature dentate granule cells. These findings suggested that these newly made cells can mature into more practical and useful neurons in the adult mammalian brain. [28]


New neurons for life? Old people can still make fresh brain cells, study finds

One of the thorniest debates in neuroscience is whether people can make new neurons after their brains stop developing in adolescence—a process known as neurogenesis. Now, a new study finds that even people long past middle age can make fresh brain cells, and that past studies that failed to spot these newcomers may have used flawed methods.

The work “provides clear, definitive evidence that neurogenesis persists throughout life,” says Paul Frankland, a neuroscientist at the Hospital for Sick Children in Toronto, Canada. “For me, this puts the issue to bed.”

Researchers have long hoped that neurogenesis could help treat brain disorders like depression and Alzheimer’s disease. But last year, a study in Nature reported that the process peters out by adolescence, contradicting previous work that had found newborn neurons in older people using a variety of methods. The finding was deflating for neuroscientists like Frankland, who studies adult neurogenesis in the rodent hippocampus, a brain region involved in learning and memory. It “raised questions about the relevance of our work,” he says.

But there may have been problems with some of this earlier research. Last year’s Nature study, for example, looked for new neurons in 59 samples of human brain tissue, some of which came from brain banks where samples are often immersed in the fixative paraformaldehyde for months or even years. Over time, paraformaldehyde forms bonds between the components that make up neurons, turning the cells into a gel, says neuroscientist María Llorens-Martín of the Severo Ochoa Molecular Biology Center in Madrid. This makes it difficult for fluorescent antibodies to bind to the doublecortin (DCX) protein, which many scientists consider the “gold standard” marker of immature neurons, she says.

The number of cells that test positive for DCX in brain tissue declines sharply after just 48 hours in a paraformaldehyde bath, Llorens-Martín and her colleagues report today in Nature Medicine . After 6 months, detecting new neurons “is almost impossible,” she says.

When the researchers used a shorter fixation time—24 hours—to preserve donated brain tissue from 13 deceased adults, ranging in age from 43 to 87, they found tens of thousands of DCX-positive cells in the dentate gyrus, a curled sliver of tissue within the hippocampus that encodes memories of events. Under a microscope, the neurons had hallmarks of youth, Llorens-Martín says: smooth and plump, with simple, undeveloped branches.

In the sample from the youngest donor, who died at 43, the team found roughly 42,000 immature neurons per square millimeter of brain tissue. From the youngest to oldest donors, the number of apparent new neurons decreased by 30%—a trend that fits with previous studies in humans showing that adult neurogenesis declines with age. The team also showed that people with Alzheimer’s disease had 30% fewer immature neurons than healthy donors of the same age, and the more advanced the dementia, the fewer such cells.

Some scientists remain skeptical, including the authors of last year’s Nature paper. “While this study contains valuable data, we did not find the evidence for ongoing production of new neurons in the adult human hippocampus convincing,” says Shawn Sorrells, a neuroscientist at the University of Pittsburgh in Pennsylvania who co-authored the 2018 paper. One critique hinges on the DCX stain, which Sorrells says isn’t an adequate measure of young neurons because the DCX protein is also expressed in mature cells. That suggests the “new” neurons the team found were actually present since childhood, he says. The new study also found no evidence of pools of stem cells that could supply fresh neurons, he notes. What’s more, Sorrells says two of the brain samples he and his colleagues looked at were only fixed for 5 hours, yet they still couldn’t find evidence of young neurons in the hippocampus.

Llorens-Martín says her team used multiple other proteins associated with neuronal development to confirm that the DCX-positive cells were actually young, and were “very strict,” in their criteria for identifying young neurons.

Heather Cameron, a neuroscientist at the National Institute of Mental Health in Bethesda, Maryland, remains persuaded by the new work. Based on the “beauty of the data” in the new study, “I think we can all move forward pretty confidently in the knowledge that what we see in animals will be applicable in humans, she says. “Will this settle the debate? لست متأكد. Should it? Yes.”


Concluding Remarks

Recently there has been a remarkable progress in our understanding about the control of adult hippocampal neurogenesis by the CC. However, despite accumulating evidence for multiple and diverse interactions between CC components and fate decisions of NPCs, we are far from drawing a comprehensive picture. Still, several CC proteins await investigation in adult NPCs or are subject to ongoing work. On the other hand, interpretation of existing data is frequently complicated because many G1 regulators, including D-cyclins and CDKs, (i) emerge as pleiotropic molecules regulating multiple cellular functions, often independent from their CC regulatory role and localized to different protein domains, and (ii) display functional redundancy and counter-regulate if the expression of related proteins is experimentally manipulated. Additional detailed analyses of expression patterns in combination with spatiotemporally controlled manipulation of genes, as well as of individual functional domains of CC regulators, may help to answer outstanding questions. We believe that a detailed understanding of the regulatory mechanisms underlying adult neurogenesis may open new avenues for developing therapies of neurodegenerative diseases. The first attempts to exploit this potential have already been made and have produced promising results.


Well, the answer is that the brain's neurones have an architecture that's what's called post-mitotic: there are only a few restricted areas in the brain and central nervous system where there are new nerve cells being born in an adult brain.

This means that, for the most part, you must rely on the complement of nerve cells that you are born with - and which continue to divide for a very short window after you were born - meaning that what you're born with is what you have to make last a lifetime.

There's a reason for this, because if brain cells were dividing all over the place - and remember that brain cells have long connections that they make from one cell to the other, and those connections are crucial to you being able to do the right thing, say the right thing, have memories and for your brain to be able to work properly - if those cells were dividing all over the place and making aberrant connections, then it will be very, very difficult to preserve that architecture. So there's kind of method in the madness.

The problem is that, as that is a fixed structure, it's very hard to repair it by getting the cells to re-divide because basically, if you have an injury that's bad enough to destroy a part of your brain or your nervous system, evolutionarily speaking the chances are you'd be dead anyway. So, we haven't really evolved the ability to repair the brain and spinal cord.

In some animals though, that can happen and things like gold fish, lampreys, and also even salamanders can restore whole limbs, and bits of their nervous systems. If you take the eye out of a frog, turn it around and put it back in again, it will rewire itself back into the brain, only, because the eyes now are upside down, the animals see upside down and it does the wrong thing. If you hold a fly in front of it, instead of jumping forward at the fly, it jumps backwards and takes a bite out of the deck.

That won a Nobel Prize for Roger Sperry a few years ago and proves that some animals can regenerate their nervous system, but certainly, not us unfortunately.


شاهد الفيديو: حتى خلايا الدماغ تتجدد بل يمكنك التحكم بتجددها أيضا! (قد 2022).