Przez dziesięciolecia naukowcy debatowali, czy w mózgu dorosłego człowieka mogą powstawać nowe komórki nerwowe. Najnowsze badania zespołu z Karolinska Institutet i Politechniki Chalmersa w Szwecji dostarczają przełomowych dowodów, że proces ten rzeczywiście zachodzi – i że jego centrum znajduje się w hipokampie, strukturze kluczowej dla pamięci, uczenia się i regulacji emocji.
Przełom w badaniach nad neurogenezą
Mózg człowieka zawiera ponad 86 miliardów neuronów. Przez lata panowało przekonanie, że nowe neurony powstają wyłącznie na wczesnym etapie życia. Jednak kolejne badania zaczęły sugerować, że również dorośli mogą wytwarzać nowe komórki nerwowe – szczególnie w hipokampie.
Mimo tych wyników, kwestia ta budziła kontrowersje, głównie ze względu na brak jednoznacznych dowodów istnienia tak zwanych komórek macierzystych odpowiedzialnych za ten proces. Teraz naukowcy z KI i Chalmersa, wykorzystując zaawansowaną analizę genetyczną oraz sztuczną inteligencję, twierdzą, że udało im się zidentyfikować te właśnie komórki w hipokampie dorosłych osób.
– Dzięki temu badaniu udało się wreszcie zapełnić jedną z kluczowych luk w wiedzy o tym, jak dokładnie przebiega neurogeneza u dorosłych – mówi profesor Jonas Frisén, kierujący badaniami w Karolinska Institutet.
Sztuczna inteligencja i 400 tysięcy przebadanych komórek
Zespół badawczy przeanalizował kilkaset tysięcy komórek z mózgów 25 dorosłych osób. Najpierw jednak przetestowano algorytmy AI na mózgach dzieci, w których komórki macierzyste występują w dużych ilościach. Uzyskane dane wykorzystano następnie do identyfikacji podobnych komórek u dorosłych.
– Przeanalizowaliśmy ekspresję wszystkich genów w każdej pojedynczej komórce. Nawet jeśli te komórki są bardzo rzadkie, przy takim podejściu mieliśmy szansę je wykryć – wyjaśnia Frisén.
Ostatecznie zespół nie tylko znalazł poszukiwane komórki, ale także potwierdził ich tożsamość, porównując je z komórkami u innych ssaków.
Ruch i geny wspierają neurogenezę
Badania wykazały, że nie wszyscy dorośli wytwarzają nowe neurony w równym stopniu. U jednych komórek było dużo, u innych prawie wcale. Czynnikiem różnicującym była zarówno genetyka, jak i styl życia – zwłaszcza aktywność fizyczna.
– W doświadczeniach na myszach wystarczyło wstawić do klatki kołowrotek, aby podwoić produkcję nowych neuronów w hipokampie – mówi Frisén.
Potencjał dla leczenia depresji i choroby Alzheimera
Nowe odkrycie może mieć istotne znaczenie dla medycyny, zwłaszcza w kontekście leczenia chorób neurodegeneracyjnych, takich jak Alzheimer. Istnieją przesłanki, że neurogeneza spowalnia w przebiegu tej choroby. Z kolei badania na zwierzętach sugerują, że leki przeciwdepresyjne mogą stymulować powstawanie nowych neuronów.
– Możliwe, że jedne z najczęściej przepisywanych leków na świecie – antydepresanty – wpływają właśnie na ten proces. Dzięki nowemu odkryciu wiemy teraz, które komórki obserwować, aby zrozumieć mechanizm ich działania – mówi profesor Frisén.
Czym jest hipokamp?
Hipokamp to struktura znajdująca się głęboko w płacie skroniowym mózgu, nazywana „centrum pamięci”. Odpowiada za tworzenie i przechowywanie wspomnień, zdolność uczenia się i regulację emocji. W ciągu dnia hipokamp zapisuje wspomnienia krótkotrwałe, które podczas głębokiego snu są przekształcane w trwałe wspomnienia i przekazywane do kory mózgowej.
Hipokamp należy do układu limbicznego, który analizuje bodźce zewnętrzne i wewnętrzne pod kątem ich znaczenia dla przetrwania. Ma też silne powiązania z układem nagrody w mózgu.
Nazwa „hipokamp” pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego konika morskiego – jego kształt przypomina bowiem tę właśnie istotę.