Мозг — не статичный орган. В детстве и юности он активно развивается, формируя миллиарды новых связей. Ключевую роль в этом играет процесс нейрогенеза — рождения новых нервных клеток, нейронов. Эти клетки возникают не из воздуха, а из клеток-предшественников, за производство которых отвечают стволовые клетки в определенных областях мозга. Клетки-предшественники, в свою очередь, делятся и превращаются сначала в незрелые нейроны, а затем созревают, встраиваясь в существующие нейронные сети.

На протяжении десятилетий в нейронауке шел спор: может ли мозг взрослого человека формировать новые нейроны? Детский мозг делает это постоянно. У мышей и макак он продолжается во взрослом возрасте. Но у людей все было не так однозначно.

Нейрогенез происходит в гиппокампе — области мозга, которая отвечает за обучение и память. Ученые находили у взрослых людей стволовые клетки и незрелые нейроны в гиппокампе, но так и не обнаружили промежуточные клетки-предшественники, из которых формируются новые нейроны. Этот пробел стал главным доводом против существования нейрогенеза у взрослых.

Чтобы разрешить многолетний спор, команда нейробиологов под руководством Йонаса Фрисена (Jonas Frisen) из Каролинского института в Швеции пошла нестандартным путем. Они решили создать инструмент, способный безошибочно распознавать клетки-предшественники по их уникальной генетической «подписи».

Статья по теме: Обнаружены участки мозга, которые отличают воображение от реальности

За основу ученые взяли образцы гиппокампа шестерых маленьких детей, чей мозг родители пожертвовали науке после смерти. Детский гиппокамп — известный «рассадник» нейрогенеза, где клетки-предшественники многочисленны и хорошо изучены. Исследователи проанализировали активность почти 10 тысяч генов в клетках образцов. На основе этих огромных массивов данных они обучили модели машинного обучения распознавать характерные молекулярные отпечатки именно клеток-предшественников. 

«У детей клетки-предшественники легко распознаются. Мы извлекли их молекулярные профили и использовали как эталон для поиска аналогичных клеток у взрослых», — пояснил Фрисен.

Но прежде чем искать у взрослых, нужно было доказать, что искусственный интеллект работает без сбоев. Первое испытание провели на гиппокампе молодых мышей — классической модели, где нейрогенез хорошо документирован. Модели блестяще справились: правильно идентифицировали 83 процента всех клеток-предшественников и совершили менее одного процента ложноположительных ошибок. 

Следующая проверка стала контролем на специфичность. Ученые «скормили» моделям данные по коре головного мозга взрослого человека — области, где нейрогенез у людей не обнаружен. Модели выявили полное отсутствие клеток-предшественников, что полностью соответствовало ожиданиям. 

Статья по теме: Сигналы мозга могут изменить микрофлору кишечника всего за два часа

Убедившись в точности инструмента, Фрисен и коллеги приступили к главному — поиску клеток-предшественников в гиппокампе взрослых людей. Они исследовали образцы мозга четырнадцати доноров, умерших в возрасте от 20 до 78 лет. Однако ученые понимали: если клетки-предшественники у взрослых и есть, они должны быть крайне редкими. Чтобы повысить шансы на успех, команда применила остроумную уловку. Они использовали специальное антитело, которое «вылавливало» из общей массы только те клетки, которые находились в процессе деления на момент смерти человека. 

В эту группу могли попасть как клетки-предшественники нейронов, так и делящиеся клетки другого типа — например, иммунные. Главное, метод отсекал подавляющее большинство неделящихся клеток, в том числе зрелые нейроны, которые в гиппокампе преобладают. Это резко сужало область поиска.

Затем ученые проанализировали активность генов в отобранных делящихся клетках с помощью своих обученных моделей искусственного интеллекта. Результат стал сенсацией для мира нейронаук: клетки-предшественники обнаружились в гиппокампе 9 из 14 взрослых доноров. 

Наличие этих клеток напрямую указывает на то, что процесс рождения новых нейронов — нейрогенез — у взрослых людей все же происходит, пусть и, вероятно, в гораздо меньших масштабах, чем в детстве. Интересно, что клетки нашли не у всех, а лишь у 64 процентов подопытных. 

«У грызунов точно установлено — генетика и среда влияют на уровень нейрогенеза. Я полагаю, различия между людьми объясняются теми же факторами», — объяснил Фрисен.

Открытие ученых окончательно доказывает — нейроны рождаются в мозге взрослых людей в результате клеточного деления.

Статья по теме: Как изучение мозга младенцев изменило представление ученых о сознании

Обнаружение взрослого нейрогенеза немедленно поднимает вопрос о его практическом значении. Исследователи предположили, что в будущем станет возможным сравнивать активность нейрогенеза у людей с заболеваниями мозга, такими как депрессия или болезнь Альцгеймера, и у здоровых. Возможно, лекарства, стимулирующие образование новых нейронов, смогут облегчить симптомы этих тяжелых недугов. 

Однако скепсис сохраняется. Хон Арреллано из Йельского университета предупредил — даже если нейрогенез у взрослых существует, количество новых клеток может оказаться слишком малым для терапевтического эффекта. Но эксперименты с мышами показали — даже очень небольшого количества новых нейронов достаточно для значимого влияния на обучение и память.

Работа команды Фрисена не просто ставит точку в многолетнем научном противостоянии. Она рисует картину человеческого мозга как более динамичной и пластичной структуры, чем считалось ранее. Гиппокамп взрослого человека сохраняет, пусть и ограниченную, способность к самообновлению на клеточном уровне. Это открытие фундаментально меняет наше понимание биологии мозга. Теперь главная задача — понять, как именно работает этот «внутренний источник молодости», как его активность связана с когнитивным здоровьем, старением и нейродегенеративными заболеваниями. Возможно, в будущем контроль над нейрогенезом станет ключом к новым методам поддержания ясности ума и борьбы с болезнями, ухудшающими память. 

Научная работа опубликована в журнале Science.