На протяжении десятилетий учёные считали, что нейроны в мозгу, образовавшись в раннем возрасте, не пополняются. В последнее время, однако, были обнаружены клетки, обладающие возможностью делиться и превращаться в новые нейроны в определённых областях мозга. Назначение этих нейропрогениторных клеток стало темой многих исследований. Учёные системы Национальных институтов здоровья США (National Institutes of Health, NIH) сообщают, что вновь образованные клетки мозга в области обонятельной системы мыши, играют важнейшую роль в поддержании связи между мозгом и обонятельными рецепторами. Результаты исследования опубликованы в октябре в Journal of Neuroscience.
«Это удивительно, новое знание о роли стволовых клеток в мозге меняет наше представление о них», — говорит ведущий автор исследования Леонардо Беллушио (Leonardo Belluscio) из Национального института неврологических расстройств и инсультов (National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS).
Обонятельная луковица находится в передней части мозга и получает информацию непосредственно из носа о запахах окружающей среды. Нейроны в обонятельной луковице сортируют полученную информацию и ретранслируют сигналы в мозг, в этот момент мы начинаем осознавать запах. Потеря обоняния является ранним симптомом при различных неврологических заболеваниях, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона. По снижению чувства обоняния можно с довольно высокой долей вероятности предсказать смерть пожилого человека в течение ближайших пяти лет.
В процессе нейрогенеза взрослые стволовые нейропрогениторные клетки образуются в субвентрикулярной зоне глубоко в мозге и мигрируют к обонятельной луковице, где находят своё окончательное положение. Оказавшись на месте, они образуют соединения с существующими клетками, и включаются в работающую схему.
Доктор Беллушио, специалист по обонятельной системе, объединил усилия с Хизер Кэмерон (Heather Cameron), изучающей процесс нейрогенеза в Национальном институте психического здоровья (National Institute of Mental Health), для того, чтобы подробно изучить, как постоянное добавление новых нейронов влияет на организацию работы обонятельной луковицы. Используя два типа специально генетически изменённых мышей, коллектив учёных смогли в частности, выявлять и устранять стволовые клетки, которые порождают новые нейроны в зрелом организме, оставив в целостности другие клетки обонятельной луковицы. Такой уровень детализации исследований был достигнут впервые.
В первый серии экспериментов с мышами, команда доктора Беллушио команда для нарушения работы нейронных цепей в обонятельной луковице временно затыкали ноздри животных, что блокировало поступление обонятельной сенсорной информации в мозг. Ранее уже было установлено, что эта форма сенсорной депривации вызывает определённые изменения в обонятельной луковице: разрушается нормальная структура связей. Было также известно, что разрушенная система связей восстанавливается после прекращения сенсорной депривации.
Однако текущее исследование доктора Беллушио показывает, что когда нос разблокируется, цепи остаются разрушенными, если новые нейроны не имеют возможности сформироваться и попасть в обонятельную луковицу. «Мы обнаружили, что без введения новых нейронов система не смогла восстановиться», — говорит Беллушио.
Для дальнейшего изучения процесса, исследователи исключили возможность образования новых нейронов у мышей, которые не подвергались сенсорной депривации. Оказалось, что система связей в обонятельной луковице стала разрушаться, так же, как у мышей с закрытыми ноздрями. Обнаружилась прямая связь между степенью нехватки стволовых клеток и степенью нарушения работы обонятельной луковицы.
По словам доктора Беллушио, предполагалось, что контуры мозга взрослого человека достаточно устойчивы и введение новых нейронов изменяет существующие схемы, заставляя его перестраиваться. «Однако, в данном случае, схема, как теперь представляется, по своей природе нестабильна и требует постоянного притока новых нейронов не только для восстановления организации при нарушениях, но также для поддержки стабильной работы его зрелой структуры. Довольно любопытно, что, несмотря на непрерывную замену клеток в цепях обонятельной луковицы, при нормальных обстоятельствах его организация не изменяется», — сказал он.
Доктор Беллушио и его коллеги предполагают, что новые нейроны в обонятельной луковице играют важную роль в процессе адаптации к постоянно изменяющимся условиям. Доктор Кэмерон отметила, что подобные процессы могут происходить и в других отделах мозга, в частности, в гиппокампе.