Už více než deset let se neurovědci snaží zjistit, jak neurogeneze (vznik nových neuronů) a neuroplasticita (tvárnost nervových obvodů) spolupracují na přetváření našeho myšlení, paměti a chování.
Tento týden přišla nová studie „Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons“, která otevírá oči a informuje o tom, jak se nově narozené neurony (vytvořené prostřednictvím neurogeneze) splétají do „nové a vylepšené“ nervové tapisérie. Zjištění z ledna 2017 byla publikována v časopise eLife.
Při této nejmodernější studii na myších neurologové z University of Alabama at Birmingham (UAB) zjistili, že kombinace neurogeneze a neuroplasticity způsobila, že méně vhodné starší neurony upadly v zapomnění a odumřely, protože čilé, mladé novorozené neurony převzaly stávající nervové obvody tím, že vytvořily robustnější synaptická spojení.
V rámci své nejnovější studie UAB se Linda Overstreet-Wadiche a Jacques Wadiche – oba jsou docenty na katedře neurobiologie Alabamské univerzity v Birminghamu – zaměřili na neurogenezi v oblasti dentátového gyru hipokampu.
Dentate gyrus je epicentrem neurogeneze, která je mimo jiné zodpovědná za tvorbu nových epizodických vzpomínek a spontánní průzkum nového prostředí.
Přesněji řečeno, výzkumníci se zaměřili na nově narozené neurony granulárních buněk v dentate gyrus, které se musí zapojit do nervové sítě tvorbou synapsí prostřednictvím neuroplasticity, aby zůstaly naživu a podílely se na pokračující funkci nervových obvodů.
V současné době se předpokládá, že existují pouze dvě hlavní oblasti mozku, které mají schopnost neustále rodit nové neurony prostřednictvím neurogeneze u dospělých; jednou je hipokampus (centrum dlouhodobé a prostorové paměti) druhou je mozeček (centrum koordinace a svalové paměti). Nejvyšší míru neurogeneze vykazují granulární buňky. Jak hipokampus, tak mozeček jsou nabité, plné granulárních buněk.
Zajímavé je, že mírná až intenzivní fyzická aktivita (MVPA) je jedním z nejúčinnějších způsobů, jak stimulovat neurogenezi a vznik nových granulárních buněk v hipokampu a mozečku. (Jako o základním kameni platformy The Athlete’s Way píšu o souvislosti mezi MVPA a neurogenezí již více než deset let. Chcete-li si přečíst celou řadu příspěvků na toto téma v časopise Psychology Today, klikněte na tento odkaz)
Granulové buňky poprvé identifikoval Santiago Ramón y Cajal, který v roce 1899 vytvořil krásné náčrty, které znázorňují, jak granulové buňky vytvářejí synaptická spojení s Purkyňovými buňkami v mozečku. Jeho úchvatné ilustrace oceněné Nobelovou cenou jsou v současné době na muzejním turné po Spojených státech (zapůjčené z Institutu Santiaga Ramóna y Cajala v Madridu, Španělsko) jako součást putovní výstavy „The Beautiful Brain“.
(Na okraj dodejme, že čichový bulbus je jedinou další podkorovou oblastí mozku, o níž je známo, že se vyznačuje vysokou mírou neurogeneze. Spekulativně by to mohl být jeden z důvodů, proč vůně hraje tak nesmazatelnou a neustále se měnící roli při vytváření naší paměti a „vzpomínání na věci minulé“.‘)
Neurogeneze a neuroplasticita spolupracují při přepojování neuronálních obvodů
Jeden z klíčových aspektů neuronální plasticity se nazývá neuronální darwinismus neboli „prořezávání neuronů“, což znamená, že každý neuron, který není „vypálen a zapojen“ do sítě, pravděpodobně zanikne. Nejnovější výzkum společnosti UAB naznačuje, že nově narozené neurony hrají roli v urychlení tohoto procesu tím, že „vítězí“ v neuronálním boji typu přežití nejsilnějšího proti svým starším nebo opotřebovanějším protějškům.
Dávno předtím, než vznikly neurovědecké studie o neuroplasticitě a neurogenezi, Henry David Thoreau nechtěně popsal proces, jak se cesty, kterými se ubírá mysl člověka, mohou stát pevně zadrátovanými (když uvíznete ve vyjetých kolejích), když popsal dobře vyšlapanou cestu lesem. Ve Waldenu Thoreau píše,
„Povrch země je měkký a poddajný lidským nohám; a tak je to i s cestami, po nichž se pohybuje mysl. Jak opotřebované a zaprášené tedy musí být dálnice světa, jak hluboké jsou koleje tradice a konformity!“
Z psychologického hlediska představuje nejnovější objev UAB vzrušující možnost, že když se neurony narozené v dospělosti vplétají do stávajících neuronových sítí, že se vytvářejí nové vzpomínky a starší vzpomínky mohou být modifikovány.
Pomocí neurogeneze a neuroplasticity může být možné vytyčit pro své myšlenky novou a neopotřebovanou cestu. Lze spekulovat o tom, že tento proces otevírá možnost znovuobjevit sebe sama a odklonit se od stávajícího stavu nebo překonat minulé traumatické události, které vyvolávají úzkost a stres. Zatvrzelé vzpomínky založené na strachu často vedou k vyhýbavému chování, které vás může brzdit v tom, abyste žili svůj život naplno.
Budoucí výzkum neurogeneze by mohl vést k nové léčbě posttraumatické stresové poruchy
Granulové buňky v dentátovém gyru jsou součástí nervového okruhu, který zpracovává senzorické a prostorové vstupy z jiných oblastí mozku. Díky integraci smyslových a prostorových informací má dentate gyrus schopnost vytvářet jedinečné a podrobné vzpomínky na zážitek.
Před touto studií měli Overstreet-Wadiche a její kolegové z UAB několik základních otázek o tom, jak nově zrozené granulární buňky v dentate gyrus fungují. Položili si dvě konkrétní otázky:
- Protože se počet neuronů v dentate gyrus zvyšuje neurogenezí, zatímco počet neuronů v kůře zůstává stejný, vytváří mozek další synapse z korových neuronů do nových granulárních buněk?
- Nebo některé korové neurony přenášejí svá spojení ze zralých granulózních buněk do nových granulózních buněk?
Pomocí série komplexních experimentů s myšmi Overstreet-Wadiche et al. zjistili, že některé korové neurony v mozkové kůře přenesly všechna svá dřívější spojení se staršími granulárními buňkami (které mohly být opotřebované nebo za zenitem) na čerstvě narozené granulární buňky, které byly zralé k práci.
Tento převratný objev otevírá dveře ke zkoumání toho, jak přerozdělování synapsí mezi starými a novými neurony pomáhá dentátovému gyru zůstat v obraze vytvářením nových spojení.
Jednou z klíčových otázek, do kterých se chtějí vědci během nadcházejících experimentů hlouběji ponořit, je: „Jak toto přerozdělení souvisí s příznivými účinky cvičení, které je přirozeným způsobem zvyšování neurogeneze?“
Je možné, že špičkový výzkum neurogeneze a neuroplasticity by v budoucnu mohl vést k jemně vyladěné neurobiologické léčbě onemocnění, jako je posttraumatická stresová porucha (PTSD) a demence. Ve svém prohlášení pro UAB Overstreet-Wadiche uvedl,
„V posledních 10 letech se objevily důkazy podporující přerozdělování synapsí mezi starými a novými neurony, pravděpodobně prostřednictvím konkurenčního procesu, v němž mají tendenci ‚vítězit‘ nové buňky. Naše zjištění jsou důležitá, protože přímo ukazují, že aby nové buňky získaly spojení, staré buňky spojení ztrácejí.“
Proces neurogeneze dospělých tedy nejenže přidává nové buňky do sítě, ale podporuje plasticitu stávající sítě. Bude zajímavé prozkoumat, jak plasticita vyvolaná neurogenezí přispívá k funkci této oblasti mozku.
Neurogeneze je obvykle spojována s lepším získáváním nových informací, ale některé studie také naznačují, že neurogeneze podporuje „zapomínání“ stávajících vzpomínek.“
Aerobní cvičení je nejúčinnějším způsobem stimulace neurogeneze a vytváření neuronů v dospělosti
Po celých 10 let byly praktické rady, které jsem poskytoval v knize Cesta sportovce, zakořeněny v přesvědčení, že prostřednictvím každodenního procesu cvičení může každý stimulovat neurogenezi a optimalizovat své myšlení a pohled na život prostřednictvím neuroplasticity.
Program je navržen tak, aby přetvářel neuronové sítě a optimalizoval vaše myšlení. Od počátku je tento program založen na objevu, že aerobní aktivita produkuje neurotrofický faktor odvozený od mozku (BDNF) a stimuluje vznik nových neuronů prostřednictvím neurogeneze. Svou filozofii popisuji v úvodu knihy The Athlete’s Way,
„Přenesení důrazu ze štíhlejších stehen na silnější mysl činí tuto cvičebnici jedinečnou. The Athlete’s Way se nezaměřuje pouze na vyrýsování six-pack břišních svalů nebo vytvarování ocelových buchet. Více nás zajímá zvětšení objemu vašich neuronů a přetvoření vašich synapsí tak, abyste si vytvořili optimistické, odolné a odhodlané myšlení. Cílem je transformace zevnitř ven.
Mým posláním je předat vám toto poselství, abyste mohli využít neurobiologii a behaviorální modely ke zlepšení svého života prostřednictvím cvičení. Jsem horlivý zastánce síly potu, která dokáže proměnit životy lidí díky transformaci jejich mysli. Mé přesvědčení je silné a autentické, protože jsem ho prožil.“
„Cestu sportovce“ jsem vytvořil spolu s nepostradatelnou pomocí svého zesnulého otce Richarda Berglanda, který byl vizionářským neurologem, neurochirurgem a autorem knihy The Fabric of Mind (Viking).
Před deseti lety, když jsem vydal knihu The Athlete’s Way: Martin’s Press), postavil jsem do centra pozornosti neurogenezi a neuroplasticitu. V té době byl objev neurogeneze zcela nový a v hlavním proudu neurovědy stále radikální pojem.
Na počátku 21. století se většina odborníků stále domnívala, že se člověk rodí se všemi neurony, které bude mít po celý život. Když už, tak se věřilo, že lidé mohou neurony ztrácet nebo „zabíjet mozkové buňky“ až s přibývajícím věkem.
Pochopitelně, když jsem v roce 2007 vydal knihu The Athlete’s Way (Cesta sportovce), našla se spousta skeptiků a odpůrců, kteří považovali mé myšlenky o přetváření myšlení pomocí kombinace neurogeneze a neuroplasticity prostřednictvím mírné až intenzivní fyzické aktivity za směšné.
Posledních 10 let jsem držel tykadla nahoře a prst na tepu všech nejnovějších výzkumů o neurogenezi a neuroplasticitě v naději, že najdu další empirické důkazy, které dodají mému systému přesvědčení a metodice větší vědeckou důvěryhodnost.
Není třeba říkat, že jsem byl dnes ráno v sedmém nebi a nadšený, když jsem si přečetl o novém výzkumu Lindy Overstreet-Wadiche a Jacquese Wadiche, který přesně určuje specifika toho, jak neurony narozené v dospělosti modifikují stávající nervové obvody. To jsou fascinující věci!
Jsou to vzrušující časy v neurovědě. Moderní neurovědecké techniky jsou připraveny vyřešit mnoho dalších hádanek týkajících se složitého mechanismu, kterým neurogeneze a neuroplasticita spolupracují jako dynamické duo při přetváření našich neuronových sítí a funkčního propojení mezi oblastmi mozku. Sledujte další empirické důkazy a vědecký výzkum neurogeneze a neuroplasticity v následujících měsících a letech.
Pokud si mezitím chcete zdarma přečíst úryvek z knihy Cesta sportovce, který vám poskytne několik jednoduchých praktických rad a způsobů, jak stimulovat neurogenezi a přebudovat mozek prostřednictvím neuroplasticity a mírné až intenzivní fyzické aktivity, podívejte se na tyto stránky z části mé knihy s názvem: „Neuroplasticita a neurogeneze: Kombinace neurovědy a sportu.“