De mai bine de un deceniu, cercetătorii în neuroștiințe au încercat să afle cum neurogeneza (nașterea de noi neuroni) și neuroplasticitatea (maleabilitatea circuitelor neuronale) lucrează împreună pentru a remodela modul în care gândim, ne amintim și ne comportăm.

În această săptămână, un nou studiu revelator, „Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons” (Neuronii născuți la vârsta adultă modifică transmisia sinaptică excitatorie către neuronii existenți) a raportat modul în care neuronii nou-născuți (creați prin neurogeneză) se împletesc singuri într-o tapiserie neuronală „nouă și îmbunătățită”. Descoperirile din ianuarie 2017 au fost publicate în revista eLife.

articolul continuă după publicitate

În timpul acestui studiu de ultimă generație pe șoareci, cercetătorii în neuroștiințe de la Universitatea Alabama din Birmingham (UAB) au descoperit că combinația dintre neurogeneză și neuroplasticitate a făcut ca neuronii mai bătrâni și mai puțin potriviți să dispară în uitare și să moară pe măsură ce neuronii nou-născuți, tineri și sprinteni, au preluat circuitele neuronale existente, realizând conexiuni sinaptice mai robuste.

Pentru cel mai recent studiu al lor de la UAB, Linda Overstreet-Wadiche și Jacques Wadiche – care sunt amândoi profesori asociați la Departamentul de Neurobiologie al Universității Alabama din Birmingham – s-au concentrat pe neurogeneza din regiunea gyrusului dentat al hipocampusului.

Girusul dentat este un epicentru al neurogenezei responsabil de formarea de noi amintiri episodice și de explorarea spontană a mediilor noi, printre alte funcții.

Mai precis, cercetătorii s-au concentrat pe neuronii cu celule granulare nou-născuți din girusul dentat care trebuie să devină conectați la o rețea neuronală prin formarea de sinapse prin neuroplasticitate pentru a rămâne în viață și a participa la funcționarea continuă a circuitului neuronal.

Există doar două regiuni majore ale creierului despre care se crede în prezent că au capacitatea de a da naștere în mod continuu la adulți la neuroni noi prin neurogeneză; una este hipocampul (centrul memoriei spațiale și pe termen lung), iar a doua este cerebelul (centrul coordonării și al memoriei musculare). În special, celulele granule au cea mai mare rată de neurogeneză. Atât hipocampul, cât și cerebelul sunt pline, pline ochi cu celule granule.

În mod interesant, activitatea fizică moderată până la viguroasă (MVPA) este una dintre cele mai eficiente modalități de a stimula neurogeneza și nașterea de noi celule granule în hipocampus și cerebel. (Ca o piatră de temelie a platformei The Athlete’s Way, scriu despre legătura dintre MVPA și neurogeneză de peste un deceniu. Pentru a citi o gamă largă de articole din Psychology Today pe această temă, faceți clic pe acest link.)

Celele granulare au fost identificate pentru prima dată de Santiago Ramón y Cajal, care a făcut schițe frumoase în 1899 care ilustrează modul în care celulele granulare creează conexiuni sinaptice cu celulele Purkinje din cerebel. Ilustrațiile sale uluitoare și câștigătoare a Premiului Nobel se află în prezent într-un turneu muzeal prin Statele Unite (împrumutate de la Instituto Santiago Ramón y Cajal din Madrid, Spania), ca parte a expoziției artistice itinerante „The Beautiful Brain”.

(Ca o notă secundară, bulbul olfactiv este singura altă zonă subcorticală a creierului cunoscută ca având rate ridicate de neurogeneză. Speculativ, acesta ar putea fi unul dintre motivele pentru care mirosul joacă un rol atât de indelebil și în continuă schimbare în formarea memoriei noastre și în „amintirea lucrurilor trecute”.’)

Neurogeneza și neuroplasticitatea lucrează împreună pentru a reconfigura circuitele neuronale

Unul dintre aspectele cheie ale plasticității neuronale se numește darwinism neuronal sau „pruning neuronal”, ceea ce înseamnă că orice neuron care nu este „tras și conectat” împreună într-o rețea este probabil să se stingă. Cele mai recente cercetări ale UAB sugerează că neuronii nou-născuți joacă un rol în accelerarea acestui proces, „câștigând” într-o luptă neuronală de tipul „supraviețuirea celui mai adaptat” împotriva omologilor lor mai în vârstă sau mai uzați.

Cu mult timp înainte de a exista studii neuroștiințifice despre neuroplasticitate și neurogeneză, Henry David Thoreau a descris, fără să vrea, procesul prin care căile pe care le parcurge mintea cuiva pot deveni hardwired (atunci când rămâi blocat într-o rutină), descriind o cărare bine lucrată prin pădure. În Walden, Thoreau scrie,

„Suprafața pământului este moale și impresionabilă de tălpile oamenilor; la fel se întâmplă și cu cărările pe care le parcurge mintea. Cât de uzate și prăfuite trebuie să fie atunci autostrăzile lumii, cât de adânci trebuie să fie șanțurile tradiției și ale conformismului!”

Din punct de vedere psihologic, cea mai recentă descoperire a UAB prezintă posibilitatea incitantă ca atunci când neuronii născuți la vârsta adultă se împletesc în rețelele neuronale existente, să se creeze noi amintiri și să se modifice amintirile mai vechi.

Prin neurogeneză și neuroplasticitate, ar putea fi posibil să croiești o cale proaspătă și neuzată pe care să călătorească gândurile tale. S-ar putea specula că acest proces deschide posibilitatea de a vă reinventa și de a vă îndepărta de status quo sau de a depăși evenimentele traumatice din trecut care evocă anxietate și stres. Amintirile înrădăcinate bazate pe frică duc adesea la comportamente de evitare care vă pot împiedica să vă trăiți viața la maxim.

Cercetarea viitoare a neurogenezei ar putea duce la noi tratamente pentru PTSD

Celele granulare din girusul dentat fac parte dintr-un circuit neuronal care procesează intrările senzoriale și spațiale din alte zone ale creierului. Prin integrarea informațiilor senzoriale și spațiale, girusul dentat are capacitatea de a genera amintiri unice și detaliate ale unei experiențe.

Înainte de acest studiu, Overstreet-Wadiche și colegii săi de la UAB aveau câteva întrebări de bază cu privire la modul în care funcționează celulele granulare nou-născute din girusul dentat. Ei și-au pus două întrebări specifice:

1. Din moment ce numărul de neuroni din girusul dentat crește prin neurogeneză, în timp ce numărul de neuroni din cortex rămâne același, creează creierul sinapse suplimentare de la neuronii corticali la noile celule granulare?
2. Oare unii neuroni corticali își transferă conexiunile de la celulele granulare mature la noile celule granulare?

Prin intermediul unei serii de experimente complexe cu șoareci, Overstreet-Wadiche et al. au descoperit că unii dintre neuronii corticali din cortexul cerebral au transferat toate conexiunile lor anterioare cu celulele granulare mai vechi (care ar fi putut fi uzate sau trecute de prima tinerețe) către celulele granulare proaspăt născute, care erau nerăbdătoare.

Această descoperire revoluționară deschide ușa pentru a examina modul în care redistribuirea sinapselor între neuronii vechi și cei noi ajută girusul dentat să rămână la zi prin formarea de noi conexiuni.

Una dintre întrebările cheie pe care cercetătorii doresc să le aprofundeze în timpul experimentelor viitoare este: „Cum se leagă această redistribuire de efectele benefice ale exercițiilor fizice, care reprezintă o modalitate naturală de a crește neurogeneza?”

În viitor, este posibil ca cercetările de ultimă oră privind neurogeneza și neuroplasticitatea să conducă la tratamente neurobiologice fin reglate pentru afecțiuni precum tulburarea de stres post-traumatic (PTSD) și demența. Într-o declarație pentru UAB, Overstreet-Wadiche a declarat,

„În ultimii 10 ani au existat dovezi care susțin o redistribuire a sinapselor între neuronii vechi și cei noi, posibil printr-un proces competitiv pe care celulele noi tind să îl „câștige”. Descoperirile noastre sunt importante deoarece demonstrează în mod direct că, pentru ca noile celule să câștige conexiuni, celulele vechi pierd conexiuni.

Așadar, procesul de neurogeneză adultă nu numai că adaugă noi celule în rețea, ci promovează plasticitatea rețelei existente. Va fi interesant de explorat modul în care plasticitatea indusă de neurogeneză contribuie la funcția acestei regiuni a creierului.

Neurogeneza este de obicei asociată cu o mai bună achiziție de noi informații, dar unele studii au sugerat, de asemenea, că neurogeneza promovează „uitarea” amintirilor existente.”

Exercițiul aerobic este cel mai eficient mod de a stimula neurogeneza și de a crea neuroni născuți la vârsta adultă

În ultimii 10 ani, sfaturile acționabile pe care le-am dat în The Athlete’s Way (Calea atletului) au fost înrădăcinate în credința că, prin procesul zilnic de exerciții fizice, oricine poate stimula neurogeneza și își poate optimiza mentalitatea și perspectiva asupra vieții prin neuroplasticitate.

Programul este conceput pentru a remodela rețelele neuronale și pentru a vă optimiza mentalitatea. Încă de la început, acest program s-a bazat pe descoperirea faptului că activitatea aerobică produce factorul neurotrofic derivat din creier (BDNF) și stimulează nașterea de noi neuroni prin neurogeneză. Îmi descriu filozofia în Introducerea la The Athlete’s Way,

„Schimbarea accentului de la coapse mai subțiri la minți mai puternice face ca această carte de exerciții să fie unică. The Athlete’s Way nu se concentrează doar pe sculptarea unor abdomene de șase pachete sau pe modelarea unor chifle de oțel. Ne interesează mai mult să-ți umflăm neuronii și să-ți remodelăm sinapsele pentru a crea o mentalitate optimistă, rezistentă și hotărâtă. Scopul este transformarea din interior spre exterior.

Misiunea mea este de a vă transmite acest mesaj, astfel încât să puteți folosi neurobiologia și modelele comportamentale pentru a vă ajuta să vă îmbunătățiți viața prin exerciții fizice. Sunt un zelos în ceea ce privește puterea transpirației de a transforma viețile oamenilor prin transformarea minții lor. Convingerea mea este puternică și autentică pentru că am trăit-o.”

Am creat The Athlete’s Way împreună cu ajutorul indispensabil al regretatului meu tată, Richard Bergland, care a fost un neuroștiutor vizionar, neurochirurg și autor al cărții The Fabric of Mind (Viking).

Cu zece ani în urmă, când am publicat The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), am pus în centrul atenției neurogeneza și neuroplasticitatea. La acea vreme, descoperirea neurogenezei era nou-nouță și era încă o noțiune radicală în curentul principal al neuroștiinței.

La începutul secolului XXI, majoritatea experților încă mai credeau că ființele umane se nasc cu toți neuronii pe care îi vor avea pentru întreaga lor durată de viață. Dacă mai era ceva, se credea că oamenii puteau doar să piardă neuroni sau să „ucidă celulele creierului” pe măsură ce îmbătrânim.

Este de înțeles că, atunci când am publicat The Athlete’s Way (Calea atletului) în 2007, au existat o mulțime de sceptici și negaționiști care credeau că ideile mele despre remodelarea mentalității folosind o combinație de neurogeneză și neuroplasticitate prin activitate fizică moderată până la viguroasă erau ridicole.

În ultimii 10 ani, mi-am ținut antenele sus și degetul pe pulsul tuturor ultimelor cercetări privind neurogeneza și neuroplasticitatea în speranța de a găsi dovezi empirice suplimentare care să dea mai multă credibilitate științifică sistemului meu de credință și metodologiei.

Nu mai este nevoie să spun că am fost în culmea fericirii și extazului în această dimineață când am citit despre noile cercetări efectuate de Linda Overstreet-Wadiche și Jacques Wadiche, care punctează specificul modului în care neuronii născuți la vârsta adultă modifică circuitele neuronale existente. Este un lucru fascinant!

Sunt vremuri interesante în neuroștiințe. Tehnicile neuroștiințifice moderne sunt pregătite să rezolve mult mai multe enigme în ceea ce privește mecanismul complex prin care neurogeneza și neuroplasticitatea lucrează împreună ca un duo dinamic pentru a remodela rețelele noastre neuronale și conectivitatea funcțională între regiunile creierului. Rămâneți la curent cu viitoarele dovezi empirice și cercetări științifice privind neurogeneza și neuroplasticitatea în lunile și anii următori.

Între timp, dacă doriți să citiți un extras gratuit din The Athlete’s Way (Calea atletului), care vă oferă câteva sfaturi simple și practice și modalități practice de a stimula neurogeneza și de a vă reconfigura creierul prin neuroplasticitate și activitate fizică moderată sau viguroasă, consultați aceste pagini dintr-o secțiune a cărții mele intitulată: „Neuroplasticitate și neurogeneză: Combinând neuroștiința și sportul”.