I över ett decennium har neurovetare försökt ta reda på hur neurogenes (bildandet av nya neuroner) och neuroplasticitet (formbarheten hos neurala kretsar) samverkar för att omforma hur vi tänker, minns och beter oss.

I veckan rapporterades i en ögonöppnande ny studie, ”Adult-Born Neurons Modify Excitatory Synaptic Transmission to Existing Neurons”, om hur nyfödda neuroner (skapade via neurogenes) väver sig in i en ”ny och förbättrad” neuronal väv. Resultaten från januari 2017 publicerades i tidskriften eLife.

Under denna toppmoderna studie på möss fann neurovetare vid University of Alabama at Birmingham (UAB) att kombinationen av neurogenes och neuroplasticitet gjorde att mindre välfungerande äldre neuroner bleknade i glömska och dog bort när de pigga, unga nyfödda neuronerna tog över existerande neurala kretsar genom att skapa mer robusta synaptiska förbindelser.

I sin senaste UAB-studie fokuserade Linda Overstreet-Wadiche och Jacques Wadiche – som båda är docenter vid University of Alabama at Birmingham Department of Neurobiology – på neurogenes i dentate gyrus-regionen i hippocampus.

Dentate gyrus är ett epicentrum för neurogenes som bland annat ansvarar för bildandet av nya episodiska minnen och det spontana utforskandet av nya miljöer.

Mer specifikt fokuserade forskarna på nyfödda granulecellsneuroner i dentate gyrus som måste kopplas in i ett neuralt nätverk genom att bilda synapser via neuroplasticitet för att hålla sig vid liv och delta i den pågående neurala kretsfunktionen.

Det finns bara två större hjärnregioner som för närvarande tros ha förmågan att kontinuerligt föda nya neuroner via neurogenes hos vuxna; den ena är hippocampus (centrum för långsiktigt och rumsligt minne) och den andra är lillhjärnan (centrum för koordination och muskelminne). Det är särskilt granulecellerna som har den högsta graden av neurogenes. Både hippocampus och lillhjärnan är fulla av granuleceller.

Interessant nog är måttlig till kraftig fysisk aktivitet (MVPA) ett av de mest effektiva sätten att stimulera neurogenes och bildandet av nya granuleceller i hippocampus och lillhjärnan. (Som en hörnsten i plattformen The Athlete’s Way har jag skrivit om kopplingen mellan MVPA och neurogenes i över ett decennium. För att läsa ett stort antal inlägg i Psychology Today om ämnet, klicka på den här länken.)

Granuleceller identifierades först av Santiago Ramón y Cajal, som 1899 gjorde vackra skisser som illustrerar hur granulecellerna skapar synaptiska förbindelser med Purkinje-cellerna i lillhjärnan. Hans hisnande och Nobelprisbelönade illustrationer är för närvarande på museiturné i USA (lån från Instituto Santiago Ramón y Cajal i Madrid, Spanien) som en del av den vandrande konstutställningen ”The Beautiful Brain”.

(För övrigt är luktbulben det enda andra subkortikala hjärnområdet som är känt för att ha en hög grad av neurogenes. Spekulativt kan detta vara en av anledningarna till att doften spelar en så outplånlig och ständigt föränderlig roll i vår minnesbildning och ”minnet av det förflutna”.

Neurogenes och neuroplasticitet arbetar tillsammans för att återskapa neurala kretsar

En av de viktigaste aspekterna av neuronal plasticitet kallas neuraldarwinism, eller ”neural beskärning”, vilket innebär att varje neuron som inte är ”eldad och kopplad” tillsammans i ett nätverk sannolikt kommer att släckas. Den senaste UAB-forskningen tyder på att nyfödda neuroner spelar en roll när det gäller att påskynda denna process genom att ”vinna” i en neuronal kamp av typen ”survival of the fittest” mot sina äldre eller mer utslitna motsvarigheter.

Länge innan det fanns neurovetenskapliga studier om neuroplasticitet och neurogenes, beskrev Henry David Thoreau omedvetet processen för hur de vägar som ens sinne färdas på kan bli fastlåsta (när man fastnar i ett hjulspår) genom att beskriva en välanlagd väg genom skogen. I Walden skriver Thoreau,

”Jordens yta är mjuk och kan intryckas av människans fötter; så är det också med de stigar som sinnet färdas på. Hur slitna och dammiga måste då inte världens motorvägar vara, hur djupa spåren av tradition och konformitet!”

Från en psykologisk synvinkel presenterar den senaste UAB-upptäckten den spännande möjligheten att när vuxenfödda neuroner vävs in i existerande neurala nätverk skapas nya minnen och äldre minnen kan modifieras.

Med hjälp av neurogenes och neuroplasticitet kan det vara möjligt att skapa en ny och osliten väg för dina tankar att färdas på. Man skulle kunna spekulera i att denna process öppnar upp för möjligheten att återuppfinna sig själv och gå bort från status quo eller att övervinna tidigare traumatiska händelser som framkallar ångest och stress. Hårdkodade rädslobaserade minnen leder ofta till undvikande beteenden som kan hindra dig från att leva ditt liv fullt ut.

Framtida forskning om neurogenes kan leda till nya PTSD-behandlingar

Granuleceller i dentate gyrus är en del av ett neuralt kretslopp som bearbetar sensorisk och rumslig input från andra delar av hjärnan. Genom att integrera sensorisk och rumslig information har dentate gyrus förmågan att generera unika och detaljerade minnen av en upplevelse.

För den här studien hade Overstreet-Wadiche och hennes kollegor vid UAB några grundläggande frågor om hur de nyfödda granulecellerna i dentate gyrus fungerar. De ställde sig två specifika frågor:

1. När antalet neuroner i dentate gyrus ökar genom neurogenes medan antalet neuroner i cortex förblir detsamma, skapar hjärnan då ytterligare synapser från de kortikala neuronerna till de nya granulecellerna?
2. Och överför vissa kortikala neuroner sina kopplingar från mogna granuleceller till de nya granulecellerna?

I en serie komplexa experiment med möss har Overstreet-Wadiche et al. att en del av de kortikala neuronerna i hjärnbarken överförde alla sina tidigare kopplingar med äldre granuleceller (som kan ha varit slitna eller föråldrade) till de nyfödda granulecellerna som var redo att gå igång.

Denna revolutionerande upptäckt öppnar dörren för att undersöka hur omfördelningen av synapser mellan gamla och nya neuronerna hjälper dentate gyrus att hålla sig uppdaterad genom att bilda nya kopplingar.

En av de viktigaste frågorna som forskarna vill fördjupa sig i under kommande experiment är: ”Hur förhåller sig denna omfördelning till de positiva effekterna av motion, som är ett naturligt sätt att öka neurogenesen?”

I framtiden är det möjligt att banbrytande forskning om neurogenes och neuroplasticitet kan leda till finjusterade neurobiologiska behandlingar för sjukdomar som posttraumatiskt stressyndrom (PTSD) och demens. I ett uttalande till UAB sade Overstreet-Wadiche,

”Under de senaste tio åren har det funnits bevis som stöder en omfördelning av synapser mellan gamla och nya neuroner, möjligen genom en konkurrensprocess där de nya cellerna tenderar att ”vinna”. Våra resultat är viktiga eftersom de direkt visar att de gamla cellerna förlorar förbindelser för att de nya cellerna ska kunna vinna förbindelser.

Den vuxna neurogenesprocessen tillför alltså inte bara nya celler till nätverket, utan främjar även plasticiteten i det befintliga nätverket. Det kommer att bli intressant att utforska hur den neurogenesinducerade plasticiteten bidrar till funktionen hos denna hjärnregion.

Neurogenes förknippas vanligen med förbättrad inhämtning av ny information, men vissa studier har också föreslagit att neurogenes främjar ”glömska” av befintliga minnen.”

Aerob träning är det mest effektiva sättet att stimulera neurogenes och skapa vuxenfödda neuroner

Under de senaste tio åren har de handlingsinriktade råd som jag har gett i The Athlete’s Way haft sina rötter i övertygelsen om att vem som helst, genom att dagligen träna, kan stimulera neurogenes och optimera sitt tankesätt och sin livsåskådning via neuroplasticitet.

Programmet är utformat för att omforma neurala nätverk och optimera ditt tankesätt. Programmet har sedan starten baserats på upptäckten att aerobisk aktivitet producerar hjärnavledd neurotrofisk faktor (BDNF) och stimulerar födelsen av nya neuroner genom neurogenes. Jag beskriver min filosofi i inledningen till The Athlete’s Way,

”Att flytta fokus från tunnare lår till starkare sinnen gör den här träningsboken unik. The Athlete’s Way fokuserar inte bara på att skulptera sexpacks magmuskler eller forma bollar av stål. Vi är mer intresserade av att bygga upp dina neuroner och omforma dina synapser för att skapa ett optimistiskt, motståndskraftigt och målmedvetet tankesätt. Målet är omvandling inifrån och ut.

Mitt uppdrag är att få detta budskap till dig så att du kan använda neurobiologi och beteendemodeller för att förbättra ditt liv genom träning. Jag är en fanatiker när det gäller svettningens kraft att förvandla människors liv genom att omvandla deras sinnen. Min övertygelse är stark och autentisk eftersom jag har levt den.”

Jag skapade The Athlete’s Way tillsammans med den oumbärliga hjälpen från min avlidne far, Richard Bergland, som var en visionär neurovetenskapsman, neurokirurg och författare till The Fabric of Mind (Viking).

För tio år sedan, när jag publicerade The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), satte jag neurogenes och neuroplasticitet i fokus. På den tiden var upptäckten av neurogenes helt ny och fortfarande en radikal föreställning inom den gängse neurovetenskapen.

I början av 2000-talet trodde de flesta experter fortfarande att människor föddes med alla de neuroner de skulle ha under hela sin livstid. Om något trodde man att människor bara kunde förlora neuroner eller ”döda hjärnceller” när vi blev äldre.

Oförståeligt nog fanns det, när jag publicerade The Athlete’s Way 2007, många skeptiker och nejsägare som tyckte att mina idéer om att omforma tankesättet med hjälp av en kombination av neurogenes och neuroplasticitet genom måttlig till kraftig fysisk aktivitet var löjliga.

Under de senaste tio åren har jag hållit antennerna uppe och fingret på pulsen för all den senaste forskningen om neurogenes och neuroplasticitet i hopp om att hitta ytterligare empiriska bevis som ger mer vetenskaplig trovärdighet åt mitt trossystem och min metodik.

Nödvändigt att säga att jag blev överlycklig och extatisk i morse när jag läste om den nya forskningen av Linda Overstreet-Wadiche och Jacques Wadiche som pekar ut detaljerna i hur vuxenfödda neuroner ändrar befintliga neurala kretsar. Detta är fascinerande!

Detta är spännande tider inom neurovetenskapen. Modern neurovetenskaplig teknik är redo att lösa många fler gåtor när det gäller den komplexa mekanism genom vilken neurogenes och neuroplasticitet arbetar tillsammans som en dynamisk duo för att omforma våra neurala nätverk och funktionella förbindelser mellan hjärnregioner. Håll ögonen öppna för framtida empiriska bevis och vetenskaplig forskning om neurogenes och neuroplasticitet under de kommande månaderna och åren.

Under tiden, om du vill läsa ett gratis utdrag ur The Athlete’s Way som ger några enkla handlingsbara råd och praktiska sätt för dig att stimulera neurogenes och omkoppla din hjärna via neuroplasticitet och måttlig till kraftig fysisk aktivitet, kan du kolla in de här sidorna från ett avsnitt i min bok med titeln: ”Neuroplasticity and Neurogenesis”: Combining Neuroscience and Sport”.