Пожалуй, главное слово 2025 года применительно к науке о мозге – пластичность. Именно ей было посвящено несколько выдающихся исследований, а осенью нынешнего года в Венеции состоится международная конференция Brain Placticity: Neural Basis of Individuality («Пластичность мозга: нейронная основа индивидуальности»).
Об этом качестве нашего главного и самого ответственного органа мы знаем давно. Именно пластичность и адаптивность позволяют клеткам мозга создавать новые нейронные связи в ответ на внешние воздействия, то есть на переживаемый опыт и обучение.
Пластичность является одним из важнейших предметов изучения в современной нейробиологии. Механизмы пластичности, делающие возможными обучение, работу памяти и способность мозга восстанавливаться после заболеваний и травм, – это то, что ученые изучают не только из любви к науке, но и для разработки терапий, поддерживающих эти процессы и помогающих им. Разгадав тайны мозга, мы, весьма вероятно, научимся лечить болезнь Альцгеймера и другие виды деменции, а также психические заболевания.
Долгие годы было известно, что максимальной пластичностью мозг обладает в раннем детстве, неплохой – в юности и молодости, а в зрелом возрасте пластичность мозга снижается. Пожилым же людям не приходится рассчитывать на появление новых нейронов и связей между ними, во всяком случае, так считалось еще недавно.
Новое исследование ученых Каролинского института (Стокгольм) перевернуло это представление, и произошло это во многом благодаря инновационным и сложным методам исследования и, как нетрудно догадаться, искусственному интеллекту.
(Заметим в скобках, что еще недавно мозг человека, по сути, смотрелся в зеркало: мозг нейробиолога и его производная – интеллект, внимательно его разглядывали, и вот теперь у нас есть еще один интеллект – искусственный, который способен гораздо пристальнее рассмотреть этот сложный объект.)
Гиппокамп рулит!
Шведские ученые под руководством профессора отделения клеточной и молекулярной биологии Каролинского института Йонаса Фризена еще в 2013 году начали свои исследования гиппокампа, структуры мозга, отвечающей за память и обучение, а также вовлеченной в регулирование эмоций. Уже тогда группа Фризена обнаружила, что в гиппокампе взрослых людей образуются новые клетки. Более того, используя такой показатель, как уровень углерода-14 в ДНК клеток мозговой ткани, исследователям удалось понять, на каких этапах формируются новые клетки.
Углерод-14 (¹⁴C) – это радиоактивный изотоп углерода, который в небольших количествах присутствует в ДНК. Когда живые организмы поглощают углерод из окружающей среды, он также включает в себя и ¹⁴C. После смерти организма поглощение ¹⁴C прекращается, и его количество начинает уменьшаться из-за радиоактивного распада.
Открытие шведских ученых вызвало дебаты. Скептики утверждали, что трудно поверить в существование клеток – предшественников нейронов во взрослом мозге, но Йонас Фризен и его коллеги не сдавались.
Новые нейроны в 78 лет!
Второе исследование той же научной команды не оставляет сомнений в том, что пластичность взрослого мозга – это реальность.
«У нас получилось идентифицировать клетки-предшественники, что подтверждает нашу гипотезу о том, что формирование нейронов происходит и в гиппокампе взрослого мозга», – говорит профессор Фризен.
В новом исследовании были применены несколько современных и довольно сложных методов исследования мозговой ткани людей от рождения до 78 лет, образцы которой ученые получили из нескольких международных биобанков. Они использовали метод одноядерного секвенирования РНК для анализа активности генов в ядре индивидуальной клетки, а также метод проточной цитометрии для измерения ряда показателей клетки.
Одноядерное секвенирование – это метод секвенирования РНК, который позволяет изучать экспрессию генов на уровне отдельных клеток. Этот метод особенно полезен для анализа гетерогенных клеточных популяций, где отдельные клетки могут проявлять разную активность генов.
Жидкая цитометрия, также известная как проточная цитометрия (или проточная цитофлюориметрия), это метод анализа физических и химических свойств клеток, проходящих по одной через точку измерения, обычно лазерный луч. Этот метод позволяет измерять и анализировать множество параметров каждой клетки в потоке жидкости, что делает его мощным инструментом в различных областях биологических и медицинских исследований.
В сочетании этих методов с работой ИИ исследователи смогли определить стадии нейронального развития от стволовых клеток к незрелым нейронам, которые, как убедились ученые, активно делились, переворачивая устоявшийся консенсус в отношении того, что мозг зрелого человека (не говоря уже о пожилом) – законченная и неизменная структура.
Где же рождаются новые нейроны? (Ведь это тоже важно)
Для их локализации ученые воспользовались техниками, которые позволяют определить, где именно в тканях мозга активны разные гены. Оказалось, что такие клетки появлялись на свет в определенной области гиппокампа под названием зубчатая извилина. Эта область чрезвычайно важна для формирования воспоминаний, обучения и для когнитивной гибкости.
Предшественники нейронов у взрослого человека схожи с такими же клетками у мышей, свиней и обезьян. Существует, однако, различие в том, какие гены управляют процессом их формирования. Кроме того, обнаружился еще один интересный факт: у некоторых взрослых было довольно много клеток-предшественников, у других меньше, а у третьих не было почти совсем.
От чего это зависит, пока трудно сказать. Не исключено, что больше клеток у тех взрослых и пожилых людей, которые активнее нагружали свою память и тренировали способность к мышлению.
«Результаты исследования дают нам еще один кусочек пазла в картине того, как работает мозг человека и как он меняется в течение жизни», – говорит Фризен. Он также надеется, что их работа поможет в разработке препаратов регенеративной медицины, которые могли бы стимулировать появление новых клеток в мозге при нейродегенеративных и психических заболеваниях.
Где бы еще взять нейронов для тех, у кого не хватает предшественников?
Над это проблемой работает множество научных групп во всем мире.
Совсем недавно, в июле 2025 года, фармацевтическая компания MERK вручила приз «Проникновение в будущее» (Future Insight Prize) профессору Университета Гельмгольца (Мюнхен) Магдалене Гётц, которая совершила настоящий прорыв в области регенеративной нейробиологии.
В мозге присутствуют не только нейроны, но и другие виды клеток со своей специфической функцией. Профессору Гётц удалось перепрограммировать глиальные клетки мозга в исправно функционирующие нейроны. Это изменило фундаментальным образом наше представление о том, как мозг развивается и как он может регенерировать. Ее научная группа продемонстрировала, что глиальные клетки, которые, как было известно раньше, выполняют поддерживающую функцию, могут быть превращены в нейроны и заменить утраченные. Это открытие создает перспективную базу для создания терапий от болезней Альцгеймера и Паркинсона.
Еще одна работа в этом направлении – недавно опубликованное исследование ученых из Университета ETH (Цюрих), которым удалось в лаборатории генерировать более 400 типов нервных клеток из стволовых клеток.
Ученые экспериментировали с разными комбинациями морфогенов и регуляторов генов, и таким образом им удалось произвести все многообразие нейронов, которое встречается в мозге.
Морфогены – это сигнальные молекулы, которые могут менять направление развития клетки. Морфогеном может быть любое химическое соединение или вещество, которое действует на клетки и вызывает их специфический ответ.
Сегодня главная задача цюрихских исследователей – оптимизировать свой метод так, чтобы производить не микс разных типов клеток одновременно, а один конкретный вид нейронов.
Как тебе такое, Илон Маск?
Одним из самых выдающихся достижений современной науки являются компьютерные интерфейсы, позволяющие путем вживления чипа в мозг восстановить ряд утраченных жизненных функций – движения, зрения, речи и других. Широко известны работы компании Илона Маска Neurolink в этом направлении.
Минус этой технологии – ограниченное количество каналов коммуникации между мозгом и компьютером.
Как говорит один из основателей компании Science Corp. Алан Мардинли, однажды он задумался над тем, что можно поместить в мозг в количестве миллиона или 10 миллионов элементов. Ответ показался очевидным: такой элемент – нейрон!
Его компания создала девайс, внешне напоминающий вафлю, который содержал в себе новый слой нейронов. Его можно было разместить на поверхности мозга, что ученые и сделали, правда, пока что это мышиный мозг.
Мышей обучали двигаться по лабиринту вправо или влево, и они отлично усваивали урок, но только если девайс был включен.
Мы рассказали вам лишь о небольшой части нейробиологических исследований, увидевших свет в течение последнего года. На самом деле их гораздо больше, и они позволяют надеяться на то, что в будущем не столь отдаленном качество жизни человека и человечества значительно улучшится за счет победы над заболеваниями, локализованными в мозге.
Источники:
New research confirms that neurons form in the adult brain
The neuroplastic brain: current breakthroughs and emerging frontiers
Biohybrid BCI Adds More Neurons to the Brain
2025 Future Insight Prize Awarded to Magdalena Götz for Breakthroughs in Brain Regeneration
Researchers grow 400+ brain cell types—a leap for Alzheimer’s and Parkinson’s research
