После завершения развития он больше никогда не размножается. В течение жизни человека используется только то количество клеток мозга, которое имеется при рождении — около 14 миллиардов. Другие органы или ткани, такие как кости, печень и мышцы, могут быть быстро восстановлены путем деления и пролиферации клеток после повреждения, но клетки мозга не подлежат восстановлению. В настоящее время для науки нет лучшего способа изменить невозобновляемую природу клеток мозга.
Клетки мозга находятся в непрерывном процессе умирания и не воспроизводятся, одна меньше другой, пока все они не исчезнут. Это запрограммированная смерть, также известная как апоптоз. После 20 лет, когда развитие клеток мозга достигает своего пика, наступает расцвет энергии и памяти, а после этого начинается нисходящая спираль, после которой эти клетки, если их не использовать, будут устаревать со скоростью 100 000 в день. Хотя это и неприятно, но факт: с возрастом клетки мозга разрушаются. Научно доказано, что если сравнивать 80-летнего старика с 40-летним, то у первого их примерно в два раза меньше, чем у второго, разница примерно в два раза.
Однако не все части мозга уменьшаются в одинаковой пропорции, например, клетки в стволе мозга остаются практически неизменными. В этом отношении ствол мозга является абсолютно необходимой частью выживания человека, и его разрушение сделает все органы бесполезными. Эта часть ствола мозга, связанная с поддержанием минимальной жизнедеятельности, созревает раньше всех, а миелиновые оболочки двигательных нервов ствола мозга уже полностью развиты у младенцев в возрасте всего одного дня. Такой участок не только не подвержен возрастным изменениям, но и менее восприимчив к заболеваниям.
Клетки головного мозга можно разделить на три типа в зависимости от степени их зрелости
Самыми зрелыми являются полностью развитые клетки мозга, каждая из которых имеет более 20 000 линий связи с другими клетками. Это элитные клетки, которые находятся в рабочем состоянии и выполняют все чуть более сложные задачи, доступные человеку.
Другая группа клеток — это неразвитый мозг, который имеет относительно низкий уровень зрелости, при этом каждая клетка имеет всего несколько десятков линий связи с другими клетками мозга и выполняет простые задачи, которые ей подвластны. Мы называем эту группу клеток мозга находящейся в полузаторможенном состоянии.
Третья категория — это совершенно неразвитые, примитивные клетки мозга, которые не умирают сразу и не участвуют в работе, а находятся в состоянии отдыха. Мы называем так клетки мозга, которые находятся в полностью заторможенном или сонном состоянии.
В человеческом мозге насчитывается около 12 миллиардов мозговых клеток, при этом менее 10% полностью развиты и регулярно используются, остальные находятся в неразвитом или полностью неразвитом примитивном состоянии.
Подавляющее большинство цепей клеток мозга развивается после рождения и стимулируется внешней средой. Чем больше клеток мозга соединены друг с другом, тем больше они способны работать вместе и тем более умным будет человек. Поэтому, если младенец рождается изолированным от внешнего мира, цепи между клетками не будут развиваться, и он никогда не станет высокоинтеллектуальным человеком.
Клетка мозга — это самая маленькая единица мозговой деятельности, и если каждую клетку уподобить телефонной станции, то ее телефонные линии в 1400 раз сложнее, чем мировая телефонная сеть.
Как клетки обмениваются информацией друг с другом?
Принято считать, что клетки мозга расположены плотно, подобно схеме, и что слабые электрические токи проходят через эти клетки и передают команды мозга.
На самом деле это не так. Клетки не связаны друг с другом напрямую, но между ними есть небольшие промежутки.
В качестве провода выступают гормоны, также называемые гормонами, которые распространяются между клетками и действуют как передатчики информации в мозге. Эти гормоны выделяются в различных частях мозга, через которые мозг передает указания всему организму, а организм затем выделяет такие же гормоны, через которые клетки, получающие информацию, действуют в соответствии с приказами. Без гормонов человек не мог бы думать и действовать, а также чувствовать.
Некоторые люди также сравнивают клетки мозга с крошечной биологической батарейкой, готовой к разрядке. Заряженные элементы называются ионами, и они находятся в неравном количестве внутри и снаружи клетки мозга, создавая таким образом крошечную разность потенциалов по обе стороны клеточной мембраны. Потенциал, регистрируемый внутри клетки человеческого мозга, на 70 милливольт (выражается как -70 мВ) ниже внешнего потенциала, который называется потенциалом покоя, и это состояние «положительный снаружи и отрицательный внутри» клеточной мембраны называется поляризацией.
Информация от другой клетки мозга изменяет потенциал покоя таким образом, что его отрицательное значение изменяется до уровня, называемого пороговым, вызывая разряд. Пороговое значение для клеток человеческого мозга составляет приблизительно
-55 мВ, и когда это значение достигается, клетка мозга производит электрическое изменение, распространяющееся вдоль аксона, называемое потенциалом действия или нервным импульсом. Нервный импульс вызывает высвобождение передатчика, сопровождающееся изменением потенциала.
Мозг — это сеть клеток мозга (нейронов), которая функционирует благодаря передаче сигналов между клетками мозга. Очевидно, что основная структурная единица мозга очень проста и хорошо определена. Другими словами, мозг состоит из одного функционирующего нейрона и глиальных клеток, которые поддерживают функцию нейрона. Глиальные клетки состоят в основном из астроцитов и шванновских клеток. Астроциты названы так из-за своей формы, напоминающей морскую звезду, и вместе с эндотелиальными клетками сосудов необходимы для формирования гематоэнцефалического барьера. Шванновские клетки, с другой стороны, обернуты тонкими листами вокруг аксонов и образуют так называемую миелиновую оболочку. Миелиновая оболочка частично непроводящая и поэтому обладает лучшими свойствами кабеля, что значительно увеличивает скорость проведения потенциала действия и позволяет обеспечить сверхпроводимость при передаче информации между клетками мозга. Научно подсчитано, что разница в скорости нервной проводимости между двумя состояниями, с миелином и без него, может достигать 10 000 раз. Когда нейромиелиновая оболочка отсоединяется или повреждается, скорость умственной деятельности, такой как память и мышление, значительно снижается.
Три важных этапа развития мозга
Первый этап: пик роста клеток мозга (3-6 месяцев). 3-6 месяцев — это первый пик роста клеток мозга, во время которого клетки мозга плода резко увеличиваются со средней скоростью 250 000 клеток в минуту, так что к моменту рождения у хорошо развитого эутиреоидного ребенка будет 100 миллиардов клеток мозга. Важно отметить, что клетки мозга могут расти только в утробе матери и не могут быть увеличены после рождения, поэтому не стоит упускать эту возможность дополнить их какими-либо питательными веществами.
Это вторая стадия роста и развития клеток мозга, когда клетки мозга продолжают увеличиваться в размерах, дендритные отростки разрастаются и начинают формироваться синапсы. Эта стадия является последней, когда количество клеток мозга увеличивается в утробе матери, и после ее пропуска количество клеток мозга будет недостаточным для жизни. Трудно наверстать упущенное!
Стадия 3: Последний пик роста клеток мозга приходится на 1 год после рождения ребенка. Нервные клетки образуют нейронные пути, которые передают информацию по всему телу, подобно цепям, передающим электрические сигналы.
Немецкие ученые нашли способ регенерации клеток мозга
Группа исследователей под руководством профессора Майданы Готт из Института исследований стволовых клеток при Национальном центре исследований окружающей среды и здоровья GSF в Мюнхене, Германия, недавно обнаружила, что с помощью специальных регуляторных белков астроциты могут дифференцироваться в функциональные нервные клетки, что обещает стать новым способом замены клеток мозга, поврежденных в результате травмы или болезни.
Большинство клеток в мозге человека — это не нервные клетки, а астроциты. Ранее глиальные клетки рассматривались только как «клей», удерживающий нервные клетки вместе. Несколько лет назад команда продемонстрировала, что эти глиальные клетки могут дифференцироваться в функциональные нейронные клетки в процессе роста, подобно стволовым клеткам. Однако на более поздних стадиях роста клетки теряют способность к дифференциации. В результате, когда мозг взрослого человека повреждается, глиальные клетки больше не могут производить нервные клетки.
Для того чтобы этот процесс не прекращался, ученые исследовали, какие молекулярные переключатели играют важную роль в росте и дифференциации глиальных клеток в нервные клетки. Молекулярные переключатели — это белки, которые точно контролируют сигнальный ответ внутри клетки. Введя эти регуляторные белки в глиальные клетки взрослого мозга, исследователи смогли включить экспрессию нейронных белков в ответ на глиальные клетки, что позволило им продолжать дифференцироваться в нейронные клетки.
Исследователи продемонстрировали, что для регенерации новых функциональных нейронных клеток из глиальных клеток достаточно одного регуляторного белка. Они отмечают, что глиальным клеткам требуется больше времени для перепрограммирования, пока они не вырастут в нормальные нервные клетки с электрическими свойствами, характерными для нормальных нервных клеток. Полученные результаты являются захватывающими, поскольку крайне важно регенерировать функционирующие нервные клетки из взрослых глиальных клеток, а это значит, что ученые сделали большой шаг вперед в открытии нервных клеток для замены поврежденных клеток мозга.
В начале 20-го века немецкий невролог Фельд утверждал, что поврежденные клетки мозга не могут быть восстановлены. Под влиянием теории о том, что нервные клетки не могут быть восстановлены, медицинское сообщество почти столетие концентрировалось на лечении заболеваний головного мозга, уделяя основное внимание сосудам головного мозга, в то время как исследования по восстановлению клеток мозга отставали. Только в 2006 году ученые обнаружили, что клетки мозга взрослого человека могут выращивать новые нервные клетки после имплантации в мозг лабораторных крыс.