Posztnatális neurogenezis: avagy tényleg elihatjuk-e az agyunkat?

Hippocampus egérben (GFAP driven thymidne kinase)
forrás: http://tinyurl.com/beyes6t

A felnőttkori neurogenezissel (avagy az új idegsejtek képződésével) kapcsolatban számos elmélet él a köztudatban, általában persze nem neurogenezis néven, de a téma elég "hot", mindenki beszél róla. "Vigyázz  az agysejtjeidre, mert nem termelődik több!". Vagy: "Nézd a Bélát, teljesen elitta az agyát". Sokáig tartotta magát a Santiago Ramon y Cajal által elhiresült dogma, miszerint az idegrendszer egy bizonyos életkor után (nagyjából posztnatálisan, a születés utáni időszaktól kezdve) "fix", nem képes regenerációra, a neuronok nem sokszorozódnak. 

Madarász Emília tanárnő szavaival élve: addig vagyunk képesek teljes regenerációra, amíg a szervezetünknek érdemes egyáltalán ebbe energiát feccölnie, azaz két-három éves korunkig. A bulvársajtó ezzel szemben előszeretettel népszerűsít különböző okosító tréning programokat, amelyek a szerzők állítása szerint a felnőttkori neuronképzés serkentése által segítenek "megküzdeni" az időskori demenciával és leépüléssel. 

A 90'es évekig úgy tartották (és biztos vagyok benne, hogy a gimnáziumban is így tanították), hogy az elsődleges (perinatális) idegsejtképződés után lezárul a neurogenezis: vagyis miután minden neuronka betalált a saját helyére és nyúlványokat növesztett, majd szinapszisokat alakítottak ki egymással posztmitotikussá, vagyis osztódásra képtelenné válik.

A végdifferenciáltság okai

Az idegsejtek elongált alakja miatt (is) elképzelhetetlen a DNS kettőződés
(forrás: http://tinyurl.com/cdtops4)

Cajal érvelése olyan értelemben logikus, hogy a neuronok komplex hálózatot alkotnak egymással. Az idegrendszerben a kapcsolati háló finomhangolása nem teszi lehetővé, hogy csak úgy, szabályozatlanul ki- és beemeljünk új elemeket. Ezt úgy kell elképzelni, mint a jengát: ha kihúzunk valamit, akkor lehet, hogy nincs semmi változás, de lehet, hogy összedől az egész, és fordítva, látni kell, hogy hova lehet egyáltalán beilleszteni új elemeket. A másik ok, amiért a felnőtt idegrendszer neuronjai többnyire nem képesek az osztódásra, az az, hogy az egész rendszer ki van horgonyozva a többi elemhez. A harmadik ok, amiért egy mezei neuronnál kizárható az osztódás, a sajátos, elongált alakja. Egy olyan sejtnél, aminek a citoplazmájának (a sejt belső részének) 90%-a a nyúlványaiban van, értelmetlen osztódást feltételezni, ezért a DNS kettőződés egy neuron esetén mindig le van állítva. Arról nem is beszélve, hogyha szabályozatlanul mehetne a szaporodás, akkor valószínű, hogy az agyunk előbb-utóbb tele lenne tumorokkal. 

Felnőttkori neuronképző szigetek

A fenti okok miatt kézenfekvő feltételezni, hogy nem beszélhetünk neuronképzésről a felnőtt központi idegrendszer esetén. A helyzet azonban nem ez. Kutatástörténeti véletlenek sorozata és az új technológiák fejlődése révén a mai napra evidencia, hogy az agynak igenis vannak olyan aprócska területei, ahol akár napi több ezer neuron is keletkezhet. A felnőttkori neurogenezis azonban nem általános, hanem funkcionális: csak néhány helyen, korlátozott számban 1-2 idegsejttípus pótlódik.

Szaglógumó. 
Golginak, az idegtudomány egyik atyjának tolmácsolásában
(forrás: http://tinyurl.com/cp3ymkk) 

Az első ilyen sziget a szubventrikuláris zónának nevezett területen található. Az itt született újszülött neuronkák az ún. rosztrális migrációs ösvényen keresztül vándorolnak a szaglógumóba. Ezeknek a sejteknek az újratermelődése felelős azért, hogy ne veszítsd el minden náthánál a szaglásodat. Állatokban (főleg rágcsálókban) valószínűleg igen fontos szerepet játszik ezeknek a sejteknek a pótlása, mivel sok funkció (pl. párzás, helyismeret, táplálékszerzés) jórészt ehhez az érzékszervhez tartozik.

Hippocampus. 

Cajalnak, az idegtudomány másik atyjának tolmácsolásában.

(forrás:http://www.dxy.cn/bbs/topic/1336610)

A második, humán szempontból sokkal fontosabb terület a hippocampus szubgranuláris zónájához köthető. A hippocampus az a csikóhal-alakú képlet az agyban, amely egyfelől azért felelős, hogy az emlékeink megfelelő formátumban, más emlékekhez kötődve, rendszerben tárolódjanak, másrészt különleges "helysejtjei" a tér minden szegmensét térképszerűen leképezve biztosítják, hogy hatékonyan tájékozódjunk a térben.

Neurogenezis mint casting: nem (csak) mennyiségi kérdés!

Castren és Hen (forrás: http://tinyurl.com/d6449r8) cikkében a neurogenezist egy Brodway-showra való kiválasztáshoz hasonlítják, és arra hívják fel a figyelmet, hogy a folyamat során nem csak az számít, hogy hányan jelentkeznek, inkább az, hogy kik jutnak tovább és végül kiket és milyen szerepre válogatnak be a showba, vagyis melyik újszülött neuronok épülhetnek be a már adott hálózat bizonyos részére. Ez nem is olyan egyszerű, mint ahogy azt elsőre gondolnánk: az új sejteknek nemcsak túl kell élniük, de hasznos tagként kell integrálódnuk a már meglévő hálózatba. Ez alapján a gondolatmenet alapján világos, hogy az újonnan keletkezett neuronok alapvető sorsa a programozott sejthalál (gondoljunk vissza a túlszaporodással együttjáró potenciális tumorra...), néhány neuronnak azonban - akikre szükség van a hálózat elhasználódása (szubventrikuláris zóna, nózifújás) vagy új kapcsolatok létesítése céljából (szubgranuláris zóna, emléknyomok kialakulása és tanulás), - megkegyelmez az idegrendszer és életképes, érett neuronként elfoglalhatják a helyüket a hálózatban.

Nehéz út vezet a kiválasztásig..
a Brodway showkban és az idegrendszerben egyaránt
(Smash, forrás: http://tinyurl.com/avbez3g)

Jogosan merülhet fel a kérdés: honnan tudja az idegrendszer, hogy melyik neuronkát mentse meg a haláltól?
A díványon ülő producer szerepét ebben az esetben valószínűleg az agyunk által felfogott aktivitásmintázat játsza: vagyis Cicerónak annyiban biztosan igaza volt, hogy az agyi kapacitásod csökkeni fog, ha nem használod azt (Memoria minuitur nisi eam exerceas...). 

A fizikai és a mentális tréning hatásai a tréning előtt, alatt és után. A fehér bogyók az érett neuronokat, a pirosak az újszülőtteket, az áthúzottak a programozott sejthalál áldozatául esett neuronokat jelentik.
A fizikai gyakorlatok fokozzák a próbák alatti neuronképződést, a mentális tréning viszont növeli az újszülött neuronok tréning utáni túlélési esélyeit. Ezáltal valószínű, hogy a kombinált tréning növel a leghatékonyabban a genezis hatékonyságát

Számos (főleg rágcsálókkal végzett)  kutatás mutatott rá, hogy a mentális (v.ö. hippocampus emlékezeti funkciókban vetöltött szerepe), sőt a fizikai aktivitás (v.ö. hippocampus téri tanulásban betöltött szerepe) szisztematikus növelése együttjár a hippocampus gyrus dentatusában megnövekedett idegsejtszámmal. Ez a jelenség - a Brodway-showra való kiválasztáshoz hasonlóan - valószínűleg azon alapul, hogy a megnövelt ingerlés megmenti azokat az újszülött neurokat, akik amúgy kiesnének a válogatóból, ugyanis a neurogenezis mértékétől függetlenül alaphelyzetben az újonnan keletkezett idegsejtek fele a programozott sejthalál áldozatául esik.

Mitől függ, hogy fennmaradnak és beépülnek-e az újszülött hippocampális neuronok? 

Egy 2013-as cikk tanulsága szerint (http://tinyurl.com/awmslwm) nem elég pusztán megnövelni a tanulásra fordított időt ahhoz, hogy több agysejtünk termelődjön. A tréningnek - legyen szó asszociatív, téri vagy akár mozgásos képességek tanulásáról - egyszerre kell nehéznek és sikeresnek lennie. Hiába csinálunk tehát könnyű feladatokat ezerszer, vagy hiába törjük magunkat az aktuális tudásszintünknél jóval nehezebb feladatokon, ha a tréning nem elég megerőltető, vagy nem vezet tényleges tanuláshoz, akkor nem növeli meg az újonnan keletkezett sejtek számát. A neurogenezist tehát leginkább az optimális nehézségű feladatok facilitálják. 

 A) szoros együttjárás van a fennmaradt neuronok és aközött, hogy az állat megtanulja-e a feladatot
B)  akik hosszabb időt töltöttek a tanulással, azokban az állatokban nagyobb volt a megtartott neuronok száma
C) és D) ábra eredeti BrdU neuronfestés; C) olyan állat hippocampusából készült, aki sikertelennek bizonyult a tanulásban D) esetben viszont a tréning sikeres volt
(forrás: http://tinyurl.com/c5qzgl5)

Összességében elmondható, hogy a felnőttkori idegsejtképződés nem általános jellemzője az agyunknak, ugyanakkor néhány privilegizált szigeten napi többezer újszülött neuron is keletkezhet (rossz hír iszákosoknak, hogy az agyunk többi régiójában viszont nincs hasonló regenreációra lehetőség). Az idegsejtek fennmaradását azonban külső, környezeti tényezők (tanulás, gyakorlás) szabják meg, ami biztosítja, hogy a valóban túlélő neuronok funkcionálisan hasznos tagjai legyenek az idegrendszernek.   

Remélem tetszett az első bejegyzés és velem tartotok a továbbiakban is!

Külön köszönet dr. Schlett Katalinnak és dr. Madarász Emíliának az érdekfeszítő előadásokért

További ábrák érdeklődőknek

forrás: http://tinyurl.com/bs7rvzd

forrás: http://tinyurl.com/d52ohrf

forrás:
http://tinyurl.com/d52ohrf