ათწლეულების განმავლობაში მედიცინასა და ბიოლოგიაში ერთი უცვლელი წესი მოქმედებდა, რომელიც ალბათ ბევრ ჩვენგანს სკოლიდან ახსოვს: ნერვული უჯრედები არ აღდგება და არ მრავლდება. გვასწავლიდნენ, რომ ჩვენ ვიბადებით ტვინის უჯრედების გარკვეული რაოდენობით და ეს მარაგი დროთა განმავლობაში მხოლოდ მცირდება.
თუმცა, კითხვა, ნამდვილად ასეა თუ არა, დიდი ხანია აწუხებდა მეცნიერებს და ცხარე კამათის საგანი იყო. ახლა კი, უახლესი, კვლევა ამ დოგმას თავდაყირა აყენებს და გვთავაზობს მყარ მტკიცებულებებს, რომ პასუხი არის — დიახ, ჩვენი ტვინი ზრდასრულ ასაკშიც კი ქმნის ახალ უჯრედებს.
ეს აღმოჩენა არა მხოლოდ ერთ-ერთ ყველაზე საკამათო საიდუმლოს ხსნის, არამედ იმედს გვისახავს, რომ ერთ დღეს ამ პროცესის მართვით ისეთი დაავადებების მკურნალობას შევძლებთ, როგორიცაა, მაგალითად, დეპრესია და ალცჰაიმერის დაავადება.
საიდუმლოებით მოცული პროცესი: რა არის ნეიროგენეზი?
მოდით, ჯერ გავიგოთ, რაზეა საუბარი. ახალი ნეირონების ფორმირების პროცესს ნეიროგენეზი ჰქვია. ცნობილია, რომ ის აქტიურად მიმდინარეობს ბავშვებში, ასევე ზრდასრულ თაგვებში, მაკაკებსა და სხვა ორგანიზმებშიც. წარმოიდგინეთ ეს, როგორც სამსაფეხურიანი პროცესი: ყველაფერი იწყება ღეროვანი უჯრედებით, რომლებიც ქმნიან ეგრეთ წოდებულ წინამორბედ უჯრედებს (progenitor cells). ეს უკანასკნელნი კი, თავის მხრივ, მრავლდებიან და გარდაიქმნებიან ჯერ მოუმწიფებელ, შემდეგ კი სრულფასოვან ნეირონებად (ანუ ნერვულ უჯრედებად).
ამ თემაზე მოუსმინეთ “ჯანსაღი დიალოგის” ეპიზოდს ღეროვანი უჯრედების შესახებ:
მეცნიერებმა წინა კვლევებით დაადგინეს, რომ ზრდასრული ადამიანის ტვინში, კერძოდ ჰიპოკამპში (ტვინის უმნიშვნელოვანესი რეგიონი, რომელიც ჩვენს სწავლასა და მეხსიერებაზეა პასუხისმგებელი), ნამდვილად არის ღეროვანი და მოუმწიფებელი ნეირონები. მაგრამ აქამდე ვერავინ პოულობდა იმ გადამწყვეტ, “დაკარგულ რგოლს” — წინამორბედ უჯრედებს. სწორედ ეს იყო მთავარი არგუმენტი სკეპტიკოსებისთვის, რომლებიც ამტკიცებდნენ, რომ ზრდასრულ ადამიანებში ნეიროგენეზი არ ხდება. როგორც ნიდერლანდების ნეირომეცნიერების ინსტიტუტის მკვლევარი ევგენია სალტა ამბობს: “ჩვენ გვაკლდა ეს რგოლი და ეს იყო ერთ-ერთი მთავარი არგუმენტი ზრდასრული ადამიანის ტვინში ახალი ნეირონების ფორმირების წინააღმდეგ.”
ხელოვნური ინტელექტი დეტექტივის როლში
ამ “დაკარგული რგოლის“ საპოვნელად, შვედეთის კაროლინსკას ინსტიტუტის მეცნიერმა, იონას ფრიზენმა და მისმა გუნდმა, გენიალურ მეთოდს მიმართეს — მათ დახმარებისთვის ხელოვნურ ინტელექტს (AI) უხმეს.
მათ შექმნეს მანქანური სწავლების მოდელი, რომელსაც წინამორბედი უჯრედების ზუსტად ამოცნობა შეეძლო. ამისთვის, AI “გაწვრთნეს“ ექვსი გარდაცვლილი ბავშვის ჰიპოკამპის ნიმუშებზე (რომელთა ტვინიც მათმა მშობლებმა კვლევისთვის გაიღეს). რადგან ბავშვების ტვინში ეს უჯრედები ბევრია, AI-მ ისწავლა მათი უნიკალური “მოლეკულური ანაბეჭდის“ ცნობა, რომელიც დაახლოებით 10,000 გენის აქტივობას ეფუძნება. “ბავშვობაში წინამორბედი უჯრედები თაგვებისას ჰგავს, ამიტომ მათი იდენტიფიცირება ადვილია“, — განმარტავს ფრიზენი. “იდეა ის იყო, რომ აგვეღო ბავშვობისდროინდელი წინამორბედების მოლეკულური ანაბეჭდები და ზრდასრულებში ამ უჯრედების საპოვნელად გამოგვეყენებინა.“
მოდელის სიზუსტე შთამბეჭდავი აღმოჩნდა: მან 83%-იანი სიზუსტით იპოვა წინამორბედი უჯრედები ახალგაზრდა თაგვების ტვინში და თითქმის არ შეშლია სხვა ტიპის უჯრედებში. მეტიც, მან ზუსტად იწინასწარმეტყველა, რომ ზრდასრული ადამიანის ტვინის ქერქში (სადაც ნეიროგენეზი არ ხდება) ეს უჯრედები თითქმის არ იქნებოდა.
მიღწევა: დაკარგული რგოლი ნაპოვნია
მას შემდეგ, რაც AI-დეტექტივის სანდოობაში დარწმუნდნენ, მეცნიერები მთავარ კითხვაზე პასუხის გასაცემად მოემზადნენ. მათ აიღეს 14 გარდაცვლილი ადამიანის (ასაკი 20-დან 78 წლამდე) ჰიპოკამპის ნიმუშები.
წარმოიდგინეთ, რომ ზრდასრული ადამიანის ტვინში ახალი, ახალშობილი ნეირონის პოვნა იგივეა, რაც უზარმაზარ თივის ზვინში ერთი კონკრეტული ნემსის პოვნა. სწორედ ამ გამოწვევის წინაშე იდგნენ მეცნიერები. ამ პრობლემის გადასაჭრელად მათ გამოიყენეს მეთოდი, რომელიც შეიძლება მათ “საიდუმლო იარაღად” ჩაითვალოს.
საქმე ისაა, რომ ტვინის უჯრედების აბსოლუტური უმრავლესობა (მილიონობით მომწიფებული ნეირონი) აღარ იყოფა — ისინი თითქოს “მძინარე” მდგომარეობაში არიან. ახალი უჯრედები კი, პირიქით, დაყოფისა და გამრავლების აქტიურ პროცესში იმყოფებიან.
მეცნიერებმა გამოიყენეს სპეციალური ანტისხეული, რომელიც მაგნიტივით მიიზიდავს და ამოარჩევს მხოლოდ იმ უჯრედებს, რომლებიც სიკვდილის მომენტში აქტიურად იყოფოდნენ. ამ გენიალური სვლით მათ, ფაქტობრივად, “გაფილტრეს” ნიმუშები: გვერდი აუარეს მილიონობით ძველ, უმოქმედო ნეირონს და ხელში შერჩათ მხოლოდ ის იშვიათი უჯრედები, რომლებიც გამრავლების პროცესში იყვნენ (მათ შორის, ნებისმიერი წინამორბედი უჯრედი).
ამ მეთოდის მნიშვნელობას ხაზს უსვამს პენსილვანიის უნივერსიტეტის მეცნიერი ჰონგჯუნ სონგი, რომელიც აღნიშნავს:
“მათი მთავარი მიგნება ის იყო, რომ ნიმუშებიდან მხოლოდ დაყოფის პროცესში მყოფი უჯრედები გამოაცალკევეს და ყურადღება მათზე გაამახვილეს. ამან მისცა მათ საშუალება, ეპოვათ ის ძალიან იშვიათი უჯრედები, რომლებიც სხვა კვლევების დროს შეუმჩნეველი რჩებოდა. წინა კვლევებს ეს არ გაუკეთებიათ.”
კვლევის შედეგები შთამბეჭდავი აღმოჩნდა: გუნდმა 14 დონორიდან 9-ის ჰიპოკამპში ნამდვილად იპოვა ახალი ნეირონების წინამორბედი უჯრედები. თუმცა, ამან ახალი კითხვა გააჩინა — რატომ არ აღმოაჩნდა ისინი ყველა დონორს?
იონას ფრიზენის თქმით, პასუხი, სავარაუდოდ, ჩვენს ცხოვრების წესსა და გენეტიკურ მემკვიდრეობაში იმალება. ის პარალელს ავლებს ცხოველთა სამყაროსთან და აღნიშნავს, რომ მღრღნელების მაგალითზე კარგად ჩანს, თუ როგორ მოქმედებს ნეიროგენეზის დონეზე ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა სტრესი, დიეტა და ფიზიკური აქტივობა. დიდი ალბათობით, ადამიანებშიც იგივე პრინციპი მოქმედებს და ეს ინდივიდუალური განსხვავებები სწორედ გენეტიკისა და გარემოს ერთობლივი გავლენის შედეგია.
რას ნიშნავს ეს აღმოჩენა ჩვენთვის?
ამ აღმოჩენამ სამეცნიერო საზოგადოებაში დიდი რეზონანსი გამოიწვია და ის უმნიშვნელოვანეს გარღვევად შეფასდა. ექსპერტთა უმრავლესობის აზრით, ეს კვლევა საბოლოოდ ადასტურებს, რომ ზრდასრულთა ტვინში ახალი ნეირონების წარმოქმნა, ანუ ნეიროგენეზი, რეალობაა.
ამ აღმოჩენის ყველაზე საინტერესო ნაწილი მისი პოტენციური სამედიცინო გამოყენებაა. მეცნიერები შეძლებენ, სიღრმისეულად შეისწავლონ, თუ როგორ განსხვავდება ნეიროგენეზის პროცესი დეპრესიის, ალცჰაიმერის დაავადების და ტვინის სხვა პათოლოგიების მქონე და ჯანმრთელ ადამიანებში.
სწორედ ამ იმედს გამოთქვამს ტიურე: “შესაძლოა, ერთ დღეს შეიქმნას მედიკამენტები, რომლებიც ამ პროცესს გააძლიერებს და სიმპტომებს შეამსუბუქებს.” ეს ხსნის სრულიად ახალ გზას ისეთი დაავადებების სამკურნალოდ, რომლებიც დღეს განუკურნებლად ითვლება.
დებატები გრძელდება: რაოდენობას აქვს მნიშვნელობა?
თუმცა, როგორც ყველა დიდ აღმოჩენას, ამასაც ახლავს ფრთხილი მოსაზრებები და დებატები. მთავარი საკამათო საკითხი ახალი უჯრედების რაოდენობა და მათი რეალური გავლენაა.
-
სკეპტიკური მოსაზრება: იელის უნივერსიტეტის მეცნიერი ჯონ არელანო ვარაუდობს, რომ ზრდასრულებში ახალი უჯრედები რომც ფორმირდებოდეს, მათი რაოდენობა შეიძლება იმდენად მცირე იყოს, რომ მას რაიმე თერაპიული ეფექტი არ ჰქონდეს.
-
საპირისპირო არგუმენტი: ამ სკეპტიციზმს სანდრინ ტიურე პასუხობს არგუმენტით, რომელიც ცხოველებზე დაკვირვებას ეფუძნება: “თაგვების მაგალითზე ვხედავთ, რომ სწავლისა და მეხსიერებისთვის მნიშვნელოვანი ეფექტისთვის ახალი ნეირონების მხოლოდ ძალიან მცირე რაოდენობაც კი საკმარისია.”
მიუხედავად იმისა, რომ დეტალებზე დებატები გრძელდება, ერთი რამ ცხადია: ეს აღმოჩენა კარს უღებს ტვინის კვლევის სრულიად ახალ ეპოქას. ის გვაძლევს იმედს, რომ ჩვენი ტვინის აღდგენისა და განახლების უნარი იმაზე გაცილებით დიდია, ვიდრე აქამდე წარმოგვედგინა, და მომავალში ამ ცოდნამ შესაძლოა მილიონობით ადამიანის ცხოვრება შეცვალოს.
სამეცნიერო წყარო: Science
