مغز انسان در حال رشد، میلیاردها نورون را در دوران جنینی و مقداری دیگر را در دوران کودکی کسب میکند. برای بیشتر قرن بیستم، این باور رایج وجود داشت که سلولهای مغزی که قبل از بزرگسالی رشد میکنند، تنها سلولهایی خواهند بود که برای بقیه عمر خود خواهیم داشت. اما در طول چند دهه گذشته، تحقیقات بیشتری این باور را به چالش کشیدهاند.
پس آیا واقعاً امکان رشد نورونها در بزرگسالان وجود دارد؟ در حالی که برخی از کارشناسان معتقدند شواهد قوی وجود دارد که ما میتوانیم پس از کودکی سلولهای مغزی جدیدی به دست آوریم، برخی دیگر هنوز نسبت به این ایده تردید دارند.
فرآیند ایجاد سلولهای مغزی جدید “نوروژنز” نامیده میشود. محققان برای اولین بار نوروژنز را پس از تولد در حیوانات آزمایشگاهی در سنین مختلف، از جمله موشها، رتها و پرندگان آوازخوان، مشاهده کردند. در موشهای بالغ، آنها نورونهای جدیدی را در بخشهایی از مغز که در مجموع “ناحیه زیربطنی” نامیده میشوند (ناحیهای که ارتباط نزدیکی با حس بویایی دارد) و همچنین در هیپوکامپ (ساختاری که برای حافظه مرکزی است) یافتند.
محققان بر این باورند که نوروژنز در این مناطق مغزی برای “انعطافپذیری” یا توانایی مغز برای انطباق و تغییر در طول زمان مهم است. به عنوان مثال، انعطافپذیری زیربنای توانایی یادگیری و تشکیل خاطرات است.
در موشها، مشخص است که عوامل سبک زندگی مانند زندگی در محیطی محرک و ورزش میتوانند رشد نورونهای جدید را افزایش دهند. برعکس، در مدلهای موشی بیماریهایی مانند آلزایمر، نوروژنز مختل میشود. آنچه هنوز مورد بحث است، این است که آیا این یافتهها فراتر از موشها و سایر حیوانات آزمایشگاهی نیز صادق هستند یا خیر.
نوروژنز در انسانهای بالغ؟
هونگجون سونگ، استاد علوم اعصاب در دانشکده پزشکی پرلمن دانشگاه پنسیلوانیا، در ایمیلی به لایو ساینس گفت: “بیشتر دانش ما در مورد نوروژنز در بزرگسالان از مطالعات روی مدلهای حیوانی به دست آمده است. اینکه آیا چنین دانشی را میتوان مستقیماً به مطالعات انسانی منتقل کرد، یک چالش است.”
این به این دلیل است که بسیاری از مطالعاتی که وجود نوروژنز در بزرگسالان را در حیوانات اثبات کردهاند، از روشهایی استفاده کردهاند که در مطالعات انسانی امکانپذیر نیستند، مانند تزریق مولکولهای رادیواکتیو ردیاب به مغز. این روشها دانشمندان را قادر میسازد تا ببینند آیا نورونهای جدیدی در حال رشد هستند و در کجا، اما خود ردیابها میتوانند سمی باشند. این روشها همچنین نیاز به تشریح مغز پس از یوتانایز شدن حیوان دارند.
گرد کمپرمان، استاد ژنومیک بازسازی در مرکز درمانهای بازسازی در درسدن آلمان، در ایمیلی به لایو ساینس گفت: “متأسفانه، هنوز هیچ راهی برای اندازهگیری نوروژنز در انسان زنده وجود ندارد.”
با این حال، موارد نادری وجود دارد که دانشمندان توانستهاند روشهای مشابهی را برای ردیابی نوروژنز در انسانها به کار گیرند. به عنوان مثال، مولکولهای رادیواکتیو ردیاب مورد استفاده در مطالعات نوروژنز حیوانی، گاهی اوقات توسط پزشکان برای ردیابی رشد تومور در بیماران مبتلا به سرطان مغز نیز استفاده میشوند. در حالی که این مولکولهای رادیواکتیو برای افراد سالم بیش از حد سمی هستند، مزایای آنها در بیمارانی که قبلاً سرطان دارند، بر خطراتشان میچربد.
دانشمندان پشت یک مطالعه در سال ۱۹۹۸ که در مجله “نیچر مدیسین” منتشر شد، از این رویکرد استفاده کردند و مغز بیماران سرطانی را پس از مرگشان تجزیه و تحلیل کردند. آنها گزارش دادند که علاوه بر علامتگذاری سلولهای سرطانی، مولکولهای ردیاب نورونهای جدیدی را در هیپوکامپ نشان دادهاند. این یافته نشان میدهد که انسانها میتوانند در دوران بزرگسالی نیز نورونهای جدیدی را رشد دهند، با توجه به اینکه بیماران ۵۷ تا ۷۲ ساله بودند.
بعدها، یک مطالعه در سال ۲۰۱۳ در مجله “سل” از شکلی از کربن ۱۴ رادیواکتیو برای جستجوی نورونهای جدید در انسان استفاده کرد. تاریخگذاری رادیوکربن معمولاً سن نمونه را با مقایسه نسبت نسبی دو شکل مختلف کربن، یا ایزوتوپهای کربن، به نام کربن-۱۴ و کربن-۱۲ تعیین میکند. اما برای مطالعه نوروژنز در انسان، دانشمندان به جای آن به غلظت کربن-۱۴ درون DNA سلولها نگاه کردند.
رویکرد آنها از این واقعیت استفاده کرد که افزایش شدیدی در سطح کربن-۱۴ در جو ناشی از آزمایشات بمب هستهای در دهههای ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ وجود داشت. بدن افراد این کربن-۱۴ را از طریق رژیم غذایی خود جذب میکرد و این کربن وارد DNA آنها میشد. میزان کربن-۱۴ در یک سلول معین با غلظت ایزوتوپ در جو در زمان تشکیل سلول مطابقت دارد، که امکان تعیین تقریبی “تاریخ تولد” آن سلول را فراهم میکند و مشخص میکند که آیا پس از تولد صاحبش تشکیل شده است یا خیر.
با تجزیه و تحلیل بافت مغزی پس از مرگ افراد ۱۹ تا ۹۲ ساله، این مطالعه رادیوکربن، نورونهای تازهمتولد شده را در هیپوکامپ بزرگسالان شناسایی کرد. اما با وجود جذابیت، روشهای این مطالعه آنقدر پیچیده بود که نتایج هرگز تکرار نشدند.
با این حال، نشانگرهای غیرمستقیمتری نیز برای نوروژنز وجود دارد، مانند پروتئینهای خاصی که فقط در نورونهای در حال رشد وجود دارند. با استفاده از این روشها، هم کمپرمان و هم گروههای تحقیقاتی دیگر شواهد بیشتری از نورونهای تازهمتولد شده در مغز انسان بالغ کشف کردهاند.
کمپرمان گفت: “نشانگرهای مختلف بسیاری وجود دارند که کم و بیش برای نوروژنز در بزرگسالان خاص هستند. در برشهای بافت، میتوان این نشانگرها را زیر میکروسکوپ بررسی کرد و به دنبال الگوهایی بود که با رشد عصبی مطابقت دارند.”
همه متقاعد نشدهاند
اما برخی از محققان با این شواهد متقاعد نشدهاند. آرتورو آلوارز-بویلا، استاد جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، سانفرانسیسکو، تمام دوران حرفهای خود را صرف مطالعه رشد نورونهای جدید کرده است. در حالی که او تشکیل نورونهای جدید را در کودکان و نوجوانان مشاهده کرده است، شواهد کمی برای حمایت از مفهوم نوروژنز در بزرگسالان یافته است.
آلوارز-بویلا معتقد است که تعدادی از مسائل ممکن است باعث شوند سایر محققان نشانههایی از نوروژنز را در انسانهای بالغ بیابند. به عنوان مثال، نشانگرهای شیمیایی که برخی آزمایشگاهها برای ردیابی نورونهای جدید استفاده میکنند، ممکن است در انواع دیگر سلولها، مانند سلولهای گلیال (که سلولهایی در مغز هستند که از عملکرد نورونها به طرق مختلف حمایت میکنند) نیز ظاهر شوند. این ممکن است باعث شود به نظر برسد نورونهای جدید در حال رشد هستند، در حالی که در واقع چنین نیست.
او همچنین نسبت به استفاده از تاریخگذاری کربن-۱۴ برای این منظور تردید دارد و آن را “خلاقانه” میخواند اما استدلال میکند که محققان نمیتوانند تأیید کنند که سلولهای جدید نورون هستند، یا اینکه دلایل بالقوه دیگری برای سطوح متفاوت کربن-۱۴ در سلولها وجود دارد.
اما آلوارز-بویلا امکان نوروژنز در بزرگسالان انسان را رد نمیکند؛ او فقط میگوید که – تاکنون – شواهد او را متقاعد نکرده است. آلوارز-بویلا گفت: “من میگویم که این یک پدیده نادر است. اگر اتفاق بیفتد، بسیار، بسیار کم سلول است.”
کمپرمان، از سوی دیگر، به شدت معتقد است که افراد میتوانند در دوران بزرگسالی نیز نورونهای جدیدی را رشد دهند. “گزارشهای مثبت به مراتب بیشتر از مقالات انتقادی هستند، دیدگاه آنها بسیار گستردهتر و کیفیت کلی آنها بالاتر است.”
محققان گفتند که درک اینکه آیا نوروژنز در بزرگسالان وجود دارد یا خیر، همچنان یک سوال کلیدی برای زمینه علوم اعصاب خواهد بود.
سونگ گفت: “سوال در مورد اینکه آیا بزرگسالان میتوانند نورونهای جدیدی را رشد دهند، پیامدهای عظیمی برای انعطافپذیری مغز بزرگسالان دارد.” او توضیح داد که اگر نورونهای جدید بتوانند رشد کرده و در مغز ادغام شوند، این مکانیسمها میتوانند مبنایی برای درمانهای جدید برای انواع مختلفی از بیماریها، از جمله آسیبهای مغزی و اختلالات نورودژنراتیو (تخریبکننده اعصاب) باشند.
آلوارز-بویلا گفت که حتی اگر او معتقد نباشد که نوروژنز به طور مکرر در بزرگسالان اتفاق میافتد، با این حال ممکن است بتوان از مکانیسمهایی که حیوانات برای رشد نورونهای جدید استفاده میکنند، برای درمانهای انسانی بهرهبرداری کرد.
او گفت: “تمام ایدهای که این اتفاق میتواند بیفتد، دری بزرگ را برای ترمیم باز میکند. امیدوارم که بتوانیم انعطافپذیری خود را برای هر دو مسیر باز نگه داریم.”