Az idegtudósok már több mint egy évtizede próbálják kitalálni, hogyan működik együtt a neurogenezis (az új idegsejtek születése) és a neuroplaszticitás (az idegi áramkörök alakíthatósága), hogy átformálják gondolkodásunkat, emlékezetünket és viselkedésünket.

Ezen a héten egy szemet gyönyörködtető új tanulmány, a “Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons” arról számolt be, hogy az újszülött (neurogenezissel létrehozott) neuronok hogyan szövődnek bele egy “új és jobb” neurális szövevénybe. A 2017. januári eredményeket az eLife folyóiratban tették közzé.

A Birminghami Alabama Egyetem (UAB) idegtudósai egereken végzett korszerű vizsgálat során megállapították, hogy a neurogenezis és a neuroplaszticitás kombinációjának hatására a kevésbé alkalmas idősebb neuronok elhalványultak és elpusztultak, miközben a fürge, fiatal újszülött neuronok robusztusabb szinaptikus kapcsolatok létrehozásával átvették a meglévő neurális áramköröket.

A legutóbbi UAB-tanulmányukhoz Linda Overstreet-Wadiche és Jacques Wadiche – mindketten a Birminghami Alabama Egyetem Neurobiológiai Tanszékének docensei – a hippokampusz gyrus dentatus régiójának neurogenezisére összpontosítottak.

A gyrus dentatus a neurogenezis epicentruma, amely többek között az új epizodikus emlékek kialakulásáért és az új környezet spontán felfedezéséért felelős.

Közelebbről a kutatók a gyrus dentatusban újonnan született szemcsesejtes neuronokra összpontosítottak, amelyeknek a neuroplaszticitás révén szinapszisok kialakításával be kell kapcsolódniuk egy ideghálózatba, hogy életben maradjanak és részt vegyenek a folyamatos idegköri működésben.

Mindössze két olyan nagy agyi régió van, amelyről jelenleg úgy gondolják, hogy felnőtteknél a neurogenezis révén folyamatosan képes új idegsejteket szülni; az egyik a hippokampusz (a hosszú távú és térbeli memória központja), a másik a kisagy (a koordinációs és izommemória központja). Figyelemre méltó, hogy a szemcsesejtek rendelkeznek a legnagyobb neurogenezissel. Mind a hippokampusz, mind a kisagy tele van, telis-tele van szemcsesejtekkel.

Érdekes, hogy a mérsékelt és erőteljes fizikai aktivitás (MVPA) az egyik leghatékonyabb módja a neurogenezis és az új szemcsesejtek születésének a hippokampuszban és a kisagyban. (A The Athlete’s Way platform egyik sarokköveként több mint egy évtizede írok az MVPA és a neurogenezis közötti kapcsolatról. A Psychology Today számos, a témával kapcsolatos bejegyzését elolvashatja erre a linkre kattintva.)

A szemcsesejteket először Santiago Ramón y Cajal azonosította, aki 1899-ben gyönyörű vázlatokat készített arról, hogy a szemcsesejtek hogyan hoznak létre szinaptikus kapcsolatokat a Purkinje-sejtekkel a kisagyban. Lélegzetelállító és Nobel-díjas illusztrációi jelenleg múzeumi turnén vannak az Egyesült Államokban (a madridi Instituto Santiago Ramón y Cajalból (Spanyolország) kölcsönözve) a “The Beautiful Brain” (A gyönyörű agy) című vándorkiállítás részeként.

(Mellékesen megjegyezzük, hogy a szaglógumó az egyetlen másik olyan szubkortikális agyterület, amelyről ismert, hogy magas a neurogenezis aránya. Spekulatív módon ez lehet az egyik oka annak, hogy az illatok olyan kitörölhetetlen és folyamatosan változó szerepet játszanak az emlékezetünk kialakításában és a “múltbeli dolgok emlékezetében”.’)

Neurogenezis és neuroplaszticitás együtt dolgoznak a neurális áramkörök újratervezésén

A neurális plaszticitás egyik kulcsfontosságú aspektusa az úgynevezett neurális darwinizmus, vagy “neurális metszés”, ami azt jelenti, hogy minden olyan neuron, amelyet nem “tüzelnek és drótoznak” össze egy hálózatba, valószínűleg ki fog olvadni. A UAB legújabb kutatásai szerint az újszülött neuronok szerepet játszanak ennek a folyamatnak a felgyorsításában azáltal, hogy “győznek” az erősebbek túlélése típusú neuronális csatában az idősebb vagy elhasználódott társaikkal szemben.

Jóval azelőtt, hogy neurotudományi tanulmányok születtek volna a neuroplaszticitásról és a neurogenezisről, Henry David Thoreau akaratlanul egy jól bejáratott erdei ösvény leírásával írta le azt a folyamatot, ahogyan az ember elméje által bejárt ösvények megrögzötté válhatnak (amikor elakad a rutinban). A Waldenben Thoreau azt írja,

“A föld felszíne puha és lenyomható az emberek lába által; így van ez az ösvényekkel is, amelyeket az elme bejár. Milyen kopottak és porosak lehetnek tehát a világ országútjai, milyen mélyek a hagyomány és a konformitás nyomvonalai!”

Pszichológiai szempontból a UAB legújabb felfedezése azt az izgalmas lehetőséget mutatja be, hogy amikor a felnőttkori neuronok beleszövődnek a meglévő neurális hálózatokba, új emlékek jönnek létre, és a régebbi emlékek módosulhatnak.

A neurogenezis és a neuroplaszticitás révén talán lehetséges, hogy friss és kopásmentes utat vájjunk a gondolataink számára. Feltételezhetjük, hogy ez a folyamat megnyitja a lehetőséget arra, hogy újra feltaláljuk magunkat és eltávolodjunk a status quótól, vagy hogy legyőzzük a múltbeli traumatikus eseményeket, amelyek szorongást és stresszt idéznek elő. A megrögzött, félelmen alapuló emlékek gyakran vezetnek olyan elkerülő magatartáshoz, amely visszatarthat attól, hogy teljes életet éljünk.

A neurogenezis jövőbeli kutatása új PTSD-kezelésekhez vezethet

A gyrus dentatusban lévő granulasejtek egy olyan idegi áramkör részét képezik, amely az agy más területeiről érkező szenzoros és térbeli bemeneteket dolgozza fel. Az érzékszervi és térbeli információk integrálásával a gyrus dentatus képes egyedi és részletes emlékeket létrehozni egy-egy élményről.

A tanulmány előtt Overstreet-Wadiche-nak és UAB-s kollégáinak volt néhány alapvető kérdése azzal kapcsolatban, hogyan működnek a gyrus dentatusban újonnan született szemcsesejtek. Két konkrét kérdést tettek fel maguknak:

1. Mivel a neurogenezis révén nő a gyrus dentatusban lévő neuronok száma, miközben a kéregben lévő neuronok száma változatlan marad, vajon az agy további szinapszisokat hoz létre a kéreg neuronjaiból az új szemcsesejtekhez?
2. Vagy egyes agykérgi neuronok átadják kapcsolataikat az érett szemcsesejtekről az új szemcsesejtekre?

Egereken végzett komplex kísérletsorozat révén Overstreet-Wadiche et al. azt találták, hogy az agykéreg egyes agykérgi neuronjai az idősebb (esetleg már elhasználódott vagy túlhaladott) szemcsesejtekkel való összes korábbi kapcsolatukat átvitték a frissen született, újrakezdődött szemcsesejtekre.

Ez a forradalmi felfedezés megnyitja az utat annak vizsgálatához, hogy a régi és új neuronok közötti szinapszisok újraelosztása hogyan segít a gyrus dentatusnak az új kapcsolatok kialakításával naprakésznek maradni.

Az egyik legfontosabb kérdés, amelybe a kutatók a következő kísérletek során mélyebben bele akarnak merülni, a következő: “

A jövőben lehetséges, hogy a neurogenezis és a neuroplaszticitás élvonalbeli kutatása olyan betegségek finomhangolt neurobiológiai kezeléséhez vezethet, mint a poszttraumás stressz zavar (PTSD) és a demencia. A UAB-nak adott nyilatkozatában Overstreet-Wadiche elmondta,

“Az elmúlt 10 évben bizonyítékok támasztották alá a szinapszisok újraelosztását a régi és az új neuronok között, valószínűleg egy olyan versengő folyamat révén, amelyet az új sejtek hajlamosak “megnyerni”. Eredményeink azért fontosak, mert közvetlenül bizonyítják, hogy ahhoz, hogy az új sejtek kapcsolatokat nyerjenek, a régi sejtek kapcsolatokat veszítenek.”

A felnőttkori neurogenezis folyamata tehát nemcsak új sejteket ad a hálózathoz, hanem elősegíti a meglévő hálózat plaszticitását is. Érdekes lesz megvizsgálni, hogy a neurogenezis által kiváltott plaszticitás hogyan járul hozzá ennek az agyi régiónak a működéséhez.

A neurogenezist jellemzően az új információk jobb elsajátításával hozzák összefüggésbe, de egyes tanulmányok azt is feltételezik, hogy a neurogenezis elősegíti a meglévő emlékek “felejtését”.”

Aerob testmozgás a leghatékonyabb módja a neurogenezis serkentésének és a felnőttkori neuronok létrehozásának

Az elmúlt 10 évben a The Athlete’s Way című könyvemben adott gyakorlatias tanácsaim abban a hitben gyökereznek, hogy a napi edzés folyamatán keresztül bárki képes stimulálni a neurogenezist és a neuroplaszticitáson keresztül optimalizálni a gondolkodásmódját és életszemléletét.

A program célja az idegi hálózatok átformálása és a gondolkodásmód optimalizálása. Ez a program a kezdetektől fogva azon a felfedezésen alapul, hogy az aerob tevékenység agyi eredetű neurotrofikus faktort (BDNF) termel, és a neurogenezis révén serkenti az új idegsejtek születését. A The Athlete’s Way bevezetőjében leírom a filozófiámat,

“A hangsúly áthelyezése a vékonyabb combokról az erősebb elmére teszi egyedivé ezt az edzéskönyvet. A The Athlete’s Way nem csak a hatkilós hasizmok megformálására vagy az acélos fenék formálására összpontosít. Sokkal inkább az idegsejtek tömegnövelése és a szinapszisok átformálása érdekel bennünket, hogy optimista, rugalmas és határozott gondolkodásmódot hozzunk létre. A cél a belülről kifelé történő átalakulás.

A küldetésem az, hogy eljuttassam ezt az üzenetet hozzád, hogy a neurobiológia és a viselkedési modellek segítségével a testmozgás segítségével javíthass az életeden. Fanatikusan hiszek az izzadás erejében, hogy az emberek életét az elméjük átalakításával alakítsa át. Meggyőződésem erős és hiteles, mert megéltem.”

A The Athlete’s Way-t néhai édesapám, Richard Bergland nélkülözhetetlen segítségével hoztam létre, aki látnok idegkutató, idegsebész és A tudat szövete (Viking) szerzője volt.

Egy évtizeddel ezelőtt, amikor kiadtam a The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), a neurogenezist és a neuroplaszticitást helyeztem reflektorfénybe. Akkoriban a neurogenezis felfedezése vadonatúj volt, és még mindig radikális elképzelésnek számított a mainstream idegtudományban.

A 21. század elején a legtöbb szakértő még mindig úgy gondolta, hogy az ember az összes neuronnal születik, amely egész életére megmarad. Ha valami, akkor úgy vélték, hogy az emberek csak akkor veszíthetnek neuronokat vagy “ölhetnek agysejteket”, ha öregszünk.

Amikor 2007-ben kiadtam A sportoló útját, érthető módon rengeteg szkeptikus és ellenző volt, akik nevetségesnek tartották az elképzeléseimet a gondolkodásmód átformálásáról a neurogenezis és a neuroplaszticitás kombinációjával, mérsékelt és erőteljes fizikai aktivitással.

Az elmúlt 10 évben felfelé tartottam az antennáimat és az ujjamat a neurogenezissel és neuroplaszticitással kapcsolatos legújabb kutatások pulzusán tartottam, remélve, hogy további empirikus bizonyítékokat találok, amelyek nagyobb tudományos hitelességet adnak a hitrendszeremnek és a módszertanomnak.

Mondanom sem kell, hogy ma reggel el voltam ragadtatva és extázisban voltam, amikor Linda Overstreet-Wadiche és Jacques Wadiche új kutatásáról olvastam, amely pontosan meghatározza annak sajátosságait, hogy a felnőttként született neuronok hogyan módosítják a meglévő idegi áramköröket. Ez lenyűgöző dolog!

Izgalmas időket élünk az idegtudományban. A modern idegtudományi technikák készen állnak arra, hogy még több rejtélyt oldjanak meg azzal az összetett mechanizmussal kapcsolatban, amellyel a neurogenezis és a neuroplaszticitás dinamikus duóként működik együtt, hogy átformálják neurális hálózatainkat és az agyi régiók közötti funkcionális összeköttetést. Maradjanak velünk a neurogenezissel és a neuroplaszticitással kapcsolatos jövőbeli empirikus bizonyítékokkal és tudományos kutatásokkal kapcsolatban az elkövetkező hónapokban és években.

Addig is, ha szeretnél elolvasni egy ingyenes részletet A sportoló útja című könyvből, amely néhány egyszerű, megvalósítható tanácsot és gyakorlati módszert tartalmaz a neurogenezis serkentésére és az agyad újratervezésére a neuroplaszticitás és a mérsékelt vagy erőteljes fizikai aktivitás segítségével, nézd meg ezeket az oldalakat a könyvem egyik részéből, amelynek címe: “Neuroplaszticitás és neurogenezis: Az idegtudomány és a sport összekapcsolása.”