Пища для новых нейронов

В баке с водой отчаянно плещется мышь. У нее только одна цель: бы­стрее выбраться отсюда! Для этого ей нужно найти скрытые под по­верхностью воды платформы. У нее это получается лучше, если она делает это снова и снова. Водный лабиринт Морриса - один из наи­более часто используемых аппаратов для измерения способности к обучению грызунов. 

 

Мышь целенаправленно плывет к спасительно­му помосту. Это происходит в нейробиологической лаборатории лондонского Королевского колледжа. Благодаря тому, что мышь это запоминает, дело идет на лад. Оказывает свое воздействие специальная диета, введенная под контролем Сандрин Тюре (Sandrine Thuret) за несколько недель до эксперимента. Через несколько дней после эксперимента исследователь обнаружила, что мозг мыши обогатился большим количеством новых нервных клеток. 

 

Очевидно, что с помощью питания можно существенно стимулировать умственную деятельность и у мыши, и у человека. Подразумеваются не толь­ко крепкий кофе, который на короткое время повышает нашу работоспособность, а также всевозможные стимуляторы, которые пользуются популярностью у студентов. Такое нейроусиление провоцирует серьезные побочные эффекты, а умственную работоспособность повышают лишь временно. 

 

Когда речь заходит о здоровом питании, первые ассоциации чаще всего связаны с болезнями сердца или другими медицинскими проблемами, которые можно предотвратить с его помощью. То, что животные жиры способствуют атеросклерозу, а фрукты поднимают иммунитет, мы знаем уже давно. Но наш мозг тоже нуждается в ежедневном потреблении питательных веществ. Как показывают исследования, диета влияет не только на способность к обучению, но и на эмоциональное состояние. 

 

 

Изучить влияние различных питательных веществ на мозг очень непросто. Ведь даже небольшие различия в образе жизни накладывают на него отпечатки в многочисленных, едва различимых областях. Люди же не лабораторные крысы, выращенные в стандартизованном среде, следующие четко заданному распорядку, за которыми можно постоянно наблюдать. Это относится прежде всего к пониманию механизмов, из-за которых питательные вещества и пищевое поведение делятся в нашей голове на множество элементов. 

 

Решающий фактор - зарождение новых нервных окончаний. То, что во взрослом мозге могут появляться новые нейроны, - само по себе новое знание. Долгое время исследователи не могли сойтись во мнении относительно того, могут ли изменяться синаптические связи между существующими клетками мозга, следовательно, формируется ли новое содержание памяти исключительно на основе новых моделей связывания. Только в 90-е гг. нейробиологи пришли к осознанию того, что новые нервные клетки в нашем мозге образуются до самой смерти и так называемый нейрогенез скорее всего оказывает значительное влияние на нашу способность к обучению. 

 

В то же время способность образовывать новые нервные клетки в двух областях головного мозга, по-видимому, ограничена, с одной стороны, субвентрикулярной зоной, которая соединена с обонятельной луковицей, с другой - зубчатой извилиной в гиппокампе. Наиболее глубоко изучался вопрос роста нервных клеток в гиппокампе, которыи играет ключевую роль в хранении новых воспоминаний. Оба гиппокампа человека - по одному в каждом полушарии мозга - отвечают, в частно­сти, за передачу нового содержания памяти в долговременную память. Если структуры, напоминающие по форме морского конька, будут разрушены или уничтожены опухолью, старые знания останутся в значительной степени нетронутыми, но новых воспоминаний больше не появится. Речь идет об антероградной амнезии. 

 

 

Как именно происходит консолидация памяти в гиппокампе, до сих пор не исследовано в полной мере, но видны признаки того, что в формировании новых нервных клеток решающую роль играет так называемыи взрослый нейрогенез в гиппокампе. Так, мыши, чей нейрогенез был подавлен с помощью рентгеновских лучей или наркотиков, во время испытаний показали значительные трудности в обучении. Вероятно, новообразованные нейроны участвуют не только в обучении, но и в регулировании нашего эмоционального состояния. Так, исследовательская группа под руководством Нуно Соуза (Nuno Sousa) из Университета Браги (Португалия) в 2013 г. продемонстрировала, что у крыс с блокированным нейрогенезом развиваются характерные симптомы депрессии: они теряют интерес к подслащенной воде и быстрее сдаются, когда им приходится бороться за жизнь в чаше с водой. 

 

О связи между ослабленным нейрогенезом и депрессией говорит и то, что животным с блокиро­ванными нейрогенезом не помогают некоторые антидепрессанты. Очевидно, действие этих препаратов, стимулирующее настроение, помимо всего прочего способствует образованию новых нервных клеток. Поэтому многие антидепрессанты действуют лишь от двух до четырех недель после начала приема - столько времени проходит до того момента, когда новые нервные клетки дифференцируются и проделывают свою работу. Исследователи еще не пришли к согласию относительно того, расценивать ли нарушения нейрогенеза как симптом или как причину психических заболеваний. Кроме то.го, речь идет не о том, сколько появляется новых нейронов, но прежде всего сколько из них впоследствии выживут в долгосрочной перспективе и в конечном итоге будут активно включены в работу гиппокампа. Большая часть молодых нейронов погибают в самое короткое время. 

 

 

Появление новых нейронов подчиняется большому комплексу механизмов регулирования, зависящему от различных ростовых веществ, нейромедиаторов и гормонов. Таким образом, рост новых клеток может нарушаться или стимулироваться во многих точках этого механизма регулирования. Следовательно, в организме существует множество каналов, по которым генетические и эколо­гические факторы влияют на рост нервных клеток. Сандрин Тюре убеждена, что человек может сам способствовать нейрогенезу здоровым образом жизни. «Правда, работа новообразованных нервных клеток остается ограниченной гиппокампом, - объясняет невролог, - но тем не менее они становятся некоторым пунктом соединения ряда процессов головного мозга. 

 

Прежде всего, может помочь диета. В дополнение к отдельным питательным веществам общий состав пищи и даже частота ее приемов играют важную роль. Так, например, строгое снижение калорийности рациона у многих видов животных не только продлевает жизнь, но и позволяет прорастать новым нервным клеткам, что в 2002 г. показали опыты с мышами, которые проводила исследовательская группа Марка Мэттсона (Mark Mattson) в Национальном институте по исследованию проблем старения в Балтиморе (США). 

 

Влияние строгой диеты на когнитивную производительность людей проверяла и исследовательская группа под руководством Агнес Флеель (Agnes Fleel) в Мюнстерском университете в 2009 г.: пожилым людям было предложено сесть на три месяца на диету с меньшим числом калории, чем они ранее потребляли. Даже после такого достаточно короткого периода участники эксперимента справлялась с тестами на память намного лучше, чем контрольная группа. Эволюционная биология объясняет это тем, что во время голода человек становится более сообразительным из-за необходимости найти пищу. 

 

Голодание - для увеличения ментальной силы? Далеко не для всех это звучит заманчиво. Тюре предлагает более мягкие альтернативы: ее мыши ели через день, но зато в неограниченном количестве, так что общее потребление калорий было лишь немного ниже, чем обычно, и они едва теряли в весе. Это так называемое прерывистое голодание также способствует росту нервных клеток. Очевидно, паузы между приемами пищи воздействуют на регуляцию определенных генов, ответственных за формирование новых нервных клеток, предполагает Тюре. 

 

Выбор пищи также может способствовать ней­рогенезу. Наиболее перспективными признаются жирные кислоты омега-3, которые, согласно многочисленным исследованиям, стимулируют рост нервных клеток в гиппокампе грызунов. Мозг состоит на 60% своей сухой массы из жиров, большая часть которых - эйкозапентаеновые кислоты (ЕРА) и докозагексаеновые кислоты (DHA). Таким образом, при достаточном запасе жирных кислот могут появляться новые клетки. 

 

 

Сегодня считается аксиомой, что в зубчатой извилине гиппокампа, важной области памяти, образуются новые нейроны в мозге взрослого человека. Другой колыбелью нейрогенеза, вероятно, выступает субвентрикулярная зона, откуда нейроны попадают к обонятельной луковице. В 2014 г. новые клетки мозга были обнаружены и в скорлупе головного мозга, а также в хвостатом ядре (вместе они образуют так называемое полосатое тело). До сих пор неясно, где образуются эти клетки. 

 

С помощью методов визуализации всё ещё невозможно наблюдать непосредственно за нейрогенезом. Здесь неожиданно приходят на помощь отходы холодной войны: ядерные испытания в 1950 г. привели к увеличению содержания в атмосфере по всему миру углерода-14 (С-14). С 1963 г. он стал приходить в норму. Через питание С-74 попадает в тело человека. Всякий раз, когда происходит деление клетки, она укрепляет концентрацию С-74 в ДНК ровно в том количестве, в котором она была в момент деления. Таким образом, дочерние клетки получают практически штамп с датой собственного появления, по которому потом можно определить возраст нервных клеток в головном мозге умершего. 

 

Используя этот метод, ученые под руководством нейробиолога йонаса Фризена (Jonas Frisen) из Каролинского института в Стокгольме в 2014 г. доказали существование новых нейронов и в полосатом теле (анатомическая структура конечного мозга, относящаяся к базальным ядрам полушарий головного мозга. - Примеч. ред.). Появляются ли эти клетки в субвентрикулярной зоне и какую роль они играют, необходимо еще изучать. Полосатое тело не только участвует в координации движений, но и включает в себя систему вознаграждения мозга. Открытие Фризена позволяет надеяться на появление новых методов лечения заболеваний, которые характеризуются прогрессирующим разрушением полосатого тела, в частности болезни Хантингтона. Даже для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности или различного рода зависимостей нейрогенез в полосатом теле может стать некоторой зацепкой. 

 

 

Это видно в частности на примере эксперимента FAТ-l-Mausen, когда исследователи внедрили мышам ген филярии Caenorhabditis elegans: грызуны каким образом сами вырабатывают жирные кислоты омега-3. У генетически модифицированных животных не только прорастает большее по сравнению с нормальными мышами число нервных клеток, но они также демонстрируют лучшие показатели в тестах на память в водном лабиринте Морриса. 

 

Людям необходимо принимать жирные кислоты омега-3 вместе с пищей. ЕРА и DНА находятся в основном в жирной рыбе. В растительных маслах преобладает а-линоленовая кислота (ALA), которая лишь в небольшой степени преобразовывается в организме в ЕРА и DНА. Именно поэтому исследователи рекомендуют регулярно есть жирную рыбу, в частности лосося или сардины. Рыбий жир помогает справиться и с проблемами души: многие психические заболевания связаны с нарушениями обмена омега-3. Пониженный уровень омега-3 в крови особенно часто наблюдается у пациентов с депрессией. Восьминедельное применение препаратов ЕРА облегчает симптомы депрессии так же хорошо, как и обычный антидепрессант флуоксетин, что доказала исследовательская группа Мехди Техрани-Дооста (Mehdi Tehrani-Doost) из Тегеранского университета в 2008 г. 

 

При изучении таких различных нарушений, как синдром дефицита внимания и гиперактивности, шизофрения и болезнь Альцгеймера, некоторые ученые добиваются положительных результатов при использовании жирных кислот омега-3. Тем не менее выводы все еще очень противоречивы. Поэтому другие исследовательские группы могут не подтвердить эти результаты. Вряд ли существует простая причинно-следственная связь в таких сложных заболеваниях. Например, в крови пациентов, страдающих депрессией, велико число 1-В-цитокинов, которые оказывают ингибирующий эффект на формирование новых нервных клеток. Таким образом, жирные кислоты омега-3 - лишь одна из многих частей головоломки. 

 

 

Помимо рыбьего жира нейроисследователи так­же обращают внимание на фитонутриенты относящиеся к полифенолам. Эта группа веществ включает в себя разнообразные химические соединения, которые, помимо всего прочего, защищают клетки растения от УФ-излучения, свободных радикалов или других вредных воздействий окружающей среды. В числе таких веществ - например, куркумин, одна из главных составляющих смеси пряностей карри. У крыс он стимулирует образование новых нейронов и смягчает симптомы стресса. тревожных расстройств и депрессии. По этой причине нейробиолог Це­Пин Ын (Tze-Pin Ng) из Национального университета Сингапура со своими коллегами в 2006 г. не просто изучил деятельность памяти более 1 тыс. пожилых людей, но и выяснил специфику их потребления карри: те, кто употребляли карри как минимум один раз в полгода, показа­ли результаты в так называемом мини-ментальном тесте в среднем в 25 пунктов, в то время как люди. не употребляющие карри, получили лишь 23 пункта. Для диагностирования болезни Альцгеймера используется шкала до 30 баллов; число меньше 20 считается знаком, предупреждаю­щим о деменции. 

 

Судя по всему, полифенолы стимулируют рост клеток головного мозга в обход собственных нейротрансмиттеров. Так, исследователи из японского Университета Нагойи под руководством Кенджи Окаджимы (Kenji Okajima) в 2011 г. пришли к выводу, что прием мышами резвератрола приводит к повышенному выделению ИФР-1 (инсулиноподобного фактора роста 1) в гиппокампе и тем самым стимулирует нейрогенез. Резвератрол находится в высоко и концентрации в частности в красном вине. Тем не менее это не повод решительно хвататься за стакан: алкоголь оказывает крайне неблагоприятное воздействие на рост новых нервных клеток. Это доказала исследовательская группа Трэси Шоре (Tracey Shors) из Рутгерского университета в 2012 г. 

 

Одна из подгрупп полифенолов - флавоноиды, которые содержатся в большом количестве в интенсивно окрашенных фруктах. например чернике. Группа ученых под руководством биохимика Джереми Спенсера (Jeremy Spencer) из английского Университета Рединга обнаружила в 2013 г., что добавление порошка из черники в питание для мышей привело к повышению уровня нейротрофического фактора мозга в гиппокампе и тем самым способствовало росту новых нейронов. Во время теста на память подопытные мыши показали результаты нa 30% лучше, чем их собратья, которых кормили как обычно. 

 

 

Пищевая промышленность опирается на две противоположные рекламные стратегии. На одной стороне оказываются продукты, щедро сдобренные сахаром, солью, ненасыщенной жирной кислотой и искусственными ароматизаторами, - так без особых затрат можно пробудить аппетит первобытного человека, который жаждет калорий. На другой стороне рекламы пытаются научить потребителя оптимизировать собственные потребности. Только тот остается молодым, ловким и стройным, кто покупает продукты с дополнительной выгодой. Увеличение числа людей, страдающих ожирением, противоречит клинической картине орторексии, при которой оптимизированное питание становится принуждением. 

 

Европейский парламент отреагировал на тренд так называемой функциональной еды, что привело к жесткому ограничению рекламных кампаний. С 2012 г. фирмам разрешено рекламировать только те продукты здорового питания, которые значатся в европейском регистре. В будущем будет запрещено называть здоровыми те продукты, чей общий состав оказывает негативное влияние на здоровье. А пока можно просто обогатить сладость витамином С, чтобы реализовывать ее в качестве ценной поддержки для иммунной системы. 

 

 

Чай и какао также богаты флавоноидами. Поэтому шоколад небезосновательно называют пищей для мозга. Но это справедливо лишь для темных сортов шоколада из-за высокой доли жира и сахара - только в умеренных количествах. При нормальном весе человека жиро- и сахаросодержащее питание оказывает положительное воздействие на механизмы регуляции нейрогенеза. Если учитывать эти результаты. то пищевые добавки представляются хорошей помощью "серым клеточкам". «Все нужное есть в пище, так зачем принимать таблетки?», - считает Тюре, дома у которой вы не найдете лекарств, а только рыбу, свежие овощи и фрукты. 

 

Граница между питанием и медициной стирается все очевиднее. Это в свою очередь порождает спрос на такие пищевые продукты, которые уже долгое время используются и в медицинских целях. Нo самым безопасным вариантом помощи своим нервным клеткам остается сбалансированная диета с фруктами и овощами, а также с регулярным потреблением жирной рыбы. Тот, кто правильно питается, но проводит свою жизнь между стрессом на работе и телевизором, подходит к вопросу так же последовательно, как человек с ожирением, заказывающий огромную порцию картошки фри, но с диетической колой. 

 

Сандрин Тюре советует: «Если стресса не избежать, не позволяйте себе фастфуд. В конце концов, от нас зависит, что мы едим».