Tentunya Anda sudah sering mendengar pernyataan: "Sel-sel saraf tidak pulih." Namun, salah satu kesalahpahaman populer ini baru-baru ini dibantah oleh para ilmuwan.
Pada tanggal 15 Oktober 1999, jurnal Science menerbitkan sebuah studi oleh Elizabeth Gould dan Charles Gross, pegawai Departemen Psikologi di Universitas Princeton. Ini menunjukkan bahwa otak kera besar menghasilkan beberapa ribu neuron baru per hari sepanjang hidup. Proses ini disebut neurogenesis. Di tahun yang sama, ditemukan juga neurogenesis yang dilakukan di otak manusia. Namun, proses itu sendiri ditemukan lebih awal.
Pada tahun 1965, ilmuwan Dzhokhev Altman menemukannya di hipokampus (bagian otak) tikus, dan 15 tahun kemudian, seorang karyawan Universitas Rockefeller Fernando Notteb menemukannya di burung kenari. Menurut penemuan Notteba, sel saraf burung penyanyi terbentuk di "pusat vokal" otak mereka.
Meskipun demikian, terlepas dari kenyataan bahwa sel-sel saraf dipulihkan, tidaklah berlebihan untuk merawat neuron, karena, seperti yang Anda ketahui, mereka sering mati dalam kondisi stres yang parah, dengan cedera, keracunan, dll. Namun, fungsi sel saraf yang mati diambil alih oleh sel-sel hidup. … Jadi, satu sel saraf yang sehat bisa menggantikan hingga sembilan yang mati.
Ungkapan populer "Sel saraf tidak pulih" dianggap oleh semua orang sejak masa kanak-kanak sebagai kebenaran yang tidak dapat diubah. Namun, aksioma ini tidak lebih dari mitos, dan data ilmiah baru membantahnya.
Alam meletakkan dalam otak yang sedang berkembang margin keamanan yang sangat tinggi: selama embriogenesis, banyak neuron yang terbentuk. Hampir 70% dari mereka meninggal sebelum anaknya lahir. Otak manusia terus kehilangan neuron setelah lahir, sepanjang hidup. Kematian sel ini diprogram secara genetik. Tentu saja, tidak hanya neuron yang mati, tetapi juga sel-sel tubuh lainnya. Hanya semua jaringan lain yang memiliki kapasitas regeneratif tinggi, yaitu selnya membelah, menggantikan yang mati. Proses regenerasi paling aktif pada sel epitel dan organ hematopoietik (sumsum tulang merah). Tetapi ada sel di mana gen yang bertanggung jawab untuk reproduksi melalui pembelahan diblokir. Selain neuron, sel-sel ini termasuk sel otot jantung. Bagaimana orang bisa mempertahankan kecerdasan sampai usia yang sangat tua,jika sel saraf mati dan tidak diperbarui?
Video promosi:
Salah satu penjelasan yang mungkin: tidak semua neuron "bekerja" secara bersamaan di sistem saraf, tetapi hanya 10% dari neuron. Fakta ini sering dikutip dalam literatur populer dan bahkan ilmiah. Saya berulang kali harus mendiskusikan pernyataan ini dengan rekan-rekan dalam dan luar negeri saya. Dan tidak satupun dari mereka mengerti darimana sosok ini berasal. Setiap sel hidup dan "bekerja" pada saat bersamaan. Di setiap neuron, proses metabolisme berlangsung sepanjang waktu, protein disintesis, impuls saraf dihasilkan dan ditransmisikan. Oleh karena itu, meninggalkan hipotesis tentang neuron "istirahat", mari kita beralih ke salah satu sifat sistem saraf, yaitu plastisitasnya yang luar biasa.
Arti dari plastisitas adalah bahwa fungsi sel saraf mati diambil alih oleh "rekan" mereka yang masih hidup, yang bertambah besar dan membentuk koneksi baru, mengkompensasi fungsi yang hilang. Efisiensi yang tinggi, tetapi tidak terbatas, dari kompensasi semacam itu dapat diilustrasikan dengan contoh penyakit Parkinson, di mana terdapat kematian neuron secara bertahap. Ternyata hingga sekitar 90% neuron di otak mati, gejala klinis penyakit (anggota badan gemetar, keterbatasan mobilitas, gaya berjalan goyah, demensia) tidak muncul, yaitu orang tersebut terlihat praktis sehat. Artinya, satu sel saraf yang hidup dapat menggantikan sembilan yang mati.
Tetapi plastisitas sistem saraf bukanlah satu-satunya mekanisme yang memungkinkan terpeliharanya kecerdasan hingga usia lanjut. Alam juga memiliki kemunduran - munculnya sel saraf baru di otak mamalia dewasa, atau neurogenesis.
Laporan pertama tentang neurogenesis muncul pada tahun 1962 di jurnal ilmiah bergengsi Science. Artikel itu berjudul "Apakah Neuron Baru Terbentuk di Otak Mamalia Dewasa?" Penulisnya, Profesor Joseph Altman dari Universitas Purdue (AS), dengan bantuan arus listrik, menghancurkan salah satu struktur otak tikus (tubuh genikulat lateral) dan menyuntikkan zat radioaktif yang menembus sel yang baru muncul. Beberapa bulan kemudian, ilmuwan tersebut menemukan neuron radioaktif baru di talamus (bagian dari otak depan) dan korteks serebral. Selama tujuh tahun berikutnya, Altman menerbitkan beberapa penelitian lagi yang membuktikan keberadaan neurogenesis di otak mamalia dewasa. Namun, kemudian, pada 1960-an, karyanya hanya menyebabkan skeptisisme di kalangan ahli saraf, perkembangan mereka tidak mengikuti.
Dan hanya dua puluh tahun kemudian neurogenesis "ditemukan kembali", tetapi sudah ada di otak burung. Banyak peneliti burung penyanyi telah memperhatikan bahwa selama setiap musim kawin, burung kenari jantan Serinus canaria menyanyikan lagu dengan "lutut" baru. Selain itu, dia tidak mengadopsi tril baru dari saudara-saudaranya, karena lagu-lagunya diperbarui secara terpisah. Ilmuwan mulai mempelajari secara rinci pusat vokal utama burung, yang terletak di bagian khusus otak, dan menemukan bahwa pada akhir musim kawin (pada kenari, terjadi pada bulan Agustus dan Januari), sebagian besar neuron dari pusat vokal mati, mungkin karena beban fungsional yang berlebihan. … Pada pertengahan 1980-an, Profesor Fernando Notteboom dari Rockefeller University (AS) berhasil tampilbahwa pada kenari jantan dewasa, proses neurogenesis terjadi di pusat vokal secara konstan, tetapi jumlah neuron yang terbentuk tunduk pada fluktuasi musiman. Puncak neurogenesis pada burung kenari terjadi pada bulan Oktober dan Maret, yaitu dua bulan setelah musim kawin. Itulah sebabnya "perpustakaan musik" lagu kenari jantan diperbarui secara rutin.
Pada akhir 1980-an, neurogenesis juga ditemukan pada amfibi dewasa di laboratorium ilmuwan Leningrad Profesor A. L. Polenov.
Dari manakah neuron baru berasal jika sel saraf tidak membelah? Sumber neuron baru pada burung dan amfibi ternyata adalah sel induk saraf dari dinding ventrikel otak. Selama perkembangan embrio, dari sel-sel inilah sel-sel sistem saraf terbentuk: neuron dan sel glial. Tetapi tidak semua sel punca berubah menjadi sel-sel sistem saraf - beberapa di antaranya "bersembunyi" dan menunggu di sayap.
Telah terbukti bahwa neuron baru muncul dari sel induk organisme dewasa dan vertebrata bawah. Akan tetapi, butuh waktu hampir lima belas tahun untuk membuktikan bahwa proses serupa terjadi pada sistem saraf mamalia.
Perkembangan ilmu saraf di awal 1990-an menyebabkan penemuan neuron "baru lahir" di otak tikus dewasa dan tikus. Mereka sebagian besar ditemukan di bagian otak purba yang evolusioner: bola penciuman dan korteks hipokampus, yang terutama bertanggung jawab atas perilaku emosional, respons stres, dan pengaturan fungsi seksual mamalia.
Sama seperti pada burung dan vertebrata bawah, pada mamalia, sel induk saraf terletak di dekat ventrikel lateral otak. Transformasinya menjadi neuron sangat intensif. Pada tikus dewasa, sekitar 250.000 neuron terbentuk dari sel induk per bulan, menggantikan 3% dari semua neuron di hipokampus. Umur neuron semacam itu sangat tinggi - hingga 112 hari. Sel punca neuronal berjalan jauh (sekitar 2 cm). Mereka juga dapat bermigrasi ke bola penciuman, berubah menjadi neuron di sana.
Bola penciuman otak mamalia bertanggung jawab atas persepsi dan pemrosesan utama berbagai bau, termasuk pengenalan feromon - zat yang dalam komposisi kimianya dekat dengan hormon seks. Perilaku seksual pada hewan pengerat diatur terutama oleh produksi feromon. Hipokampus terletak di bawah belahan otak. Fungsi struktur kompleks ini terkait dengan pembentukan memori jangka pendek, realisasi emosi tertentu, dan partisipasi dalam pembentukan perilaku seksual. Kehadiran neurogenesis konstan pada olfaktorius dan hipokampus pada tikus dijelaskan oleh fakta bahwa pada hewan pengerat struktur ini menanggung beban fungsional utama. Oleh karena itu, sel-sel saraf di dalamnya sering kali mati, yang berarti perlu diperbarui.
Untuk memahami kondisi apa yang mempengaruhi neurogenesis di hipokampus dan olfaktorius, Profesor Gage dari Salk University (AS) membangun miniatur kota. Tikus bermain di sana, melakukan pendidikan jasmani, mencari jalan keluar dari labirin. Ternyata pada tikus "perkotaan", neuron baru muncul dalam jumlah yang jauh lebih besar daripada kerabat pasif mereka, terperosok dalam kehidupan rutin di vivarium.
Sel induk dapat dikeluarkan dari otak dan ditransplantasikan ke bagian lain dari sistem saraf, di mana mereka menjadi neuron. Profesor Gage dan koleganya melakukan beberapa eksperimen serupa, yang paling mengesankan adalah sebagai berikut. Bagian jaringan otak yang mengandung sel induk ditransplantasikan ke retina mata tikus yang hancur. (Dinding bagian dalam mata yang peka cahaya memiliki asal "gugup": terdiri dari neuron yang dimodifikasi - batang dan kerucut. Ketika lapisan peka cahaya dihancurkan, kebutaan terjadi.) Sel induk otak yang ditransplantasikan berubah menjadi neuron retinal, prosesnya mencapai saraf optik, dan tikus mendapatkan kembali penglihatannya! Selain itu, selama transplantasi sel induk otak menjadi mata yang utuh, tidak ada transformasi yang terjadi dengannya. Mungkin, ketika retina rusak, beberapa zat diproduksi (misalnya,yang disebut faktor pertumbuhan), yang merangsang neurogenesis. Namun, mekanisme pasti dari fenomena ini masih belum jelas.
Para ilmuwan dihadapkan pada tugas untuk menunjukkan bahwa neurogenesis terjadi tidak hanya pada hewan pengerat, tetapi juga pada manusia. Untuk tujuan ini, para peneliti di bawah bimbingan Profesor Gage baru-baru ini melakukan pekerjaan sensasional. Di salah satu klinik onkologi Amerika, sekelompok pasien dengan neoplasma ganas yang tidak dapat disembuhkan mengambil obat kemoterapi bromodioxyuridine. Zat ini memiliki sifat penting - kemampuan untuk menumpuk di sel-sel yang membelah berbagai organ dan jaringan. Bromodioxyuridine dimasukkan ke dalam DNA sel ibu dan disimpan dalam sel anak setelah sel ibu membelah. Penelitian patologis menunjukkan bahwa neuron yang mengandung bromodioxyuridine ditemukan di hampir semua bagian otak, termasuk korteks serebral. Jadi neuron ini adalah sel baru yang muncul dari pembelahan sel induk. Penemuan tersebut tanpa syarat menegaskan bahwa proses neurogenesis juga terjadi pada orang dewasa. Tetapi jika pada hewan pengerat neurogenesis hanya terjadi di hipokampus, maka pada manusia, kemungkinan dapat menangkap area otak yang lebih luas, termasuk korteks serebral.
Studi terbaru menunjukkan bahwa neuron baru di otak orang dewasa dapat dibentuk tidak hanya dari sel induk saraf, tetapi dari sel induk darah. Penemuan fenomena ini telah menimbulkan euforia di dunia ilmiah. Namun, publikasi dalam jurnal "Nature" pada bulan Oktober 2003 mendinginkan pikiran yang antusias dalam banyak hal. Ternyata sel punca darah memang menembus otak, tapi tidak berubah menjadi neuron, tapi bergabung dengannya, membentuk sel binuklear. Kemudian inti "lama" dari neuron dihancurkan, dan digantikan oleh inti "baru" dari sel induk darah. Di dalam tubuh tikus, sel punca darah terutama bergabung dengan sel raksasa otak kecil - sel Purkinje, meskipun ini jarang terjadi: hanya beberapa sel yang digabungkan dapat ditemukan di seluruh otak kecil. Fusi neuron yang lebih intens terjadi di hati dan otot jantung. Belum jelas apa arti fisiologisnya. Salah satu hipotesisnya adalah bahwa sel punca darah membawa serta materi genetik baru, yang, memasuki sel serebelar "lama", memperpanjang hidupnya.
Jadi, neuron baru bisa muncul dari sel induk bahkan di otak orang dewasa. Fenomena ini sudah banyak digunakan untuk pengobatan berbagai penyakit neurodegeneratif (penyakit yang disertai kematian neuron di otak). Persiapan sel induk untuk transplantasi diperoleh dengan dua cara. Yang pertama adalah penggunaan sel induk saraf, yang terletak di sekitar ventrikel otak baik pada embrio maupun dewasa. Pendekatan kedua adalah penggunaan sel induk embrionik. Sel-sel ini terletak di massa sel bagian dalam pada tahap awal pembentukan embrio. Mereka mampu berubah menjadi hampir semua sel di tubuh. Tantangan terbesar dalam bekerja dengan sel embrionik adalah membuat mereka berubah menjadi neuron. Teknologi baru memungkinkan untuk melakukan ini.
Beberapa rumah sakit di Amerika Serikat telah membentuk "perpustakaan" sel induk saraf yang berasal dari jaringan embrionik, dan sedang ditransplantasikan ke pasien. Upaya transplantasi pertama membuahkan hasil yang positif, meskipun saat ini para dokter tidak dapat menyelesaikan masalah utama dari transplantasi tersebut: perbanyakan sel punca yang merajalela pada 30-40% kasus menyebabkan pembentukan tumor ganas. Sejauh ini, belum ada pendekatan yang ditemukan untuk mencegah efek samping ini. Namun, meski demikian, transplantasi sel punca niscaya akan menjadi salah satu pendekatan utama dalam pengobatan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan Parkinson, yang telah menjadi momok di negara-negara maju.
Jaringan saraf dipulihkan pada usia berapa pun, - kata Profesor ahli saraf Jerman dari Universitas Göttingen Harold Huther. - Pada usia 20 tahun, prosesnya intens, dan pada usia 70 - lambat. Tapi itu pergi.
Ilmuwan mengutip sebagai contoh pengamatan rekan-rekan biarawati lansia Kanada - 100 tahun atau lebih. Pencitraan resonansi magnetik menunjukkan bahwa otak mereka teratur - tidak ada tanda-tanda pikun.
Dan semuanya, menurut pendapat profesor, ada dalam cara hidup dan pemikiran para wanita ini, yang secara harfiah memulihkan struktur otak dan konduktivitas mereka. Dan keajaiban serupa terjadi karena fakta bahwa para biarawati itu sederhana, memiliki pemikiran yang stabil tentang struktur dunia, posisi hidup yang aktif dan berdoa, berharap untuk mengubah orang menjadi lebih baik.
Huther menjelaskan, perusak utama sel saraf adalah stres, yang juga menekan kemampuan otak untuk beregenerasi. Dan keharmonisan dengan diri sendiri berkontribusi padanya. Dan inilah yang disarankan profesor dalam hal ini: untuk mengukur mimpi dengan kenyataan, untuk dapat mengatur hidup Anda, dan tidak pergi, seperti yang mereka katakan, dengan arus, untuk memahami makna hidup - setidaknya milik Anda sendiri, untuk memiliki hubungan sosial yang kuat - hubungan baik dengan sebanyak mungkin orang - terutama yang dekat.
Dan selanjutnya. Menurut Huter, tidak ada yang lebih membantu regenerasi sel saraf daripada masalah yang telah ditemukan solusinya. Dan agar soal tidak terlalu memberatkan, dosen merekomendasikan untuk mempelajari sesuatu. Bahkan di usia tua. Untuk menjaga cita rasa hidup.
Kecepatan regenerasi sel saraf diukur oleh ilmuwan Swedia dari Institut Karolinska. Ternyata bisa mencapai 700 neuron baru per hari.
Para peneliti dibantu oleh … uji coba nuklir berbasis darat, yang dilakukan pada tahun 50-an abad lalu. Kemudian mereka sangat mencemari lingkungan dengan isotop radioaktif - karbon-14. Tapi levelnya turun setelah dilarang pada 1963 untuk meledakkan bom atom di atmosfer.
Sel-sel saraf orang yang mengalami ledakan nuklir di darat "menyedot" isotop dalam konsentrasi yang meningkat. Itu tertanam dalam untaian DNA. Para ilmuwan menggunakannya untuk apa yang disebut penanggalan radiokarbon jaringan hidup. Karbon-14 memungkinkan untuk menentukan usia sel. Dan ternyata mereka - sel saraf - muncul pada waktu yang berbeda. Artinya, bersama dengan yang lama, yang baru lahir.
Demikian pula, orang Kanada di University of Toronto telah menunjukkan bahwa sel otot jantung mampu beregenerasi. Pompa hidup pria berusia 25 tahun ini mampu menghasilkan sel bayi baru lahir hingga 1 persen per tahun dari berat organ. Pada usia 75 tahun, produktivitas "pabrik" turun menjadi 0,45 persen. Tapi itu tidak hilang sama sekali.
Mengapa kita sulit mengingat masa kecil kita?
Tampaknya para peneliti Kanada di Laboratorium Neurobiologi di Rumah Sakit Anak-anak yang Sakit di Toronto telah menemukan mengapa kebanyakan orang dewasa tidak mengingat apa yang terjadi pada mereka dalam tiga tahun pertama kehidupan mereka.
“Bukannya anak-anak buruk dalam membentuk ingatan,” kata Katherine Akers, salah satu penulis penelitian. Bentuknya sangat bagus. Ketika anak perempuan saya berumur 3 tahun, saya membawanya ke kebun binatang. Dia menceritakan secara detail tentang semua yang dia lihat. Sekarang dia berumur 5 tahun - dia tidak ingat sama sekali bahwa dia berada di kebun binatang.
Eksperimen telah menunjukkan bahwa peristiwa lama dihapus dari ingatan. Dihapus selama kelahiran sel otak baru.
Minum dan menjadi lebih pintar?
Ilmuwan Swedia yang sama sampai pada kesimpulan yang mengejutkan. Jika hasil memalukan dari penelitian terbaru mereka bisa dipercaya, sel-sel saraf baru juga tumbuh dari kebiasaan minum. Mereka tumbuh tidak hanya di mana saja, tetapi di kepala - bagian yang paling rentan dari tubuh pecandu alkohol.
Namun, para ilmuwan kesal, tidak semuanya tidak berawan. Seiring dengan sel-sel, keinginan akan alkohol juga tumbuh. Dalam eksperimen Swedia, tikus, yaitu mereka yang disiram, memang diperkaya dengan sel saraf. Tetapi pada saat yang sama mereka mulai lebih menyukai vodka daripada air. Menurut Profesor Stefan Brin, kepala penelitian, hal ini menjelaskan fakta bahwa orang dapat beralih dari konsumsi alkohol sedang menjadi alkohol tak terkendali dengan agak cepat.
