Neurogenesis on koko prosessin muodostamiseksi neuroni funktiona hermoston peräisin hermokantasolulinja . Se tapahtuu pääasiassa alkion ja lapsen aivojen hermosolujen kehityksen aikana ("primaarinen neurogeneesi"). Tietyt nisäkkäiden aivorakenteet tuottavat kuitenkin edelleen neuroneja aikuisella yksilöllä ( neurogeneesi aikuinen (in) ). Palauttava neurogeneesi voi tapahtua myös trauman (esimerkiksi aivohalvauksen tai iskemian ) jälkeen aktivoimalla endogeeniset hermosolusolut, vaikka tämä epätäydellinen mekanismi ei salli vaikutusten kohteena olevien rakenteiden täydellistä uudistumista.
Neurogeneesi voi myös osoittaa yleistämällä hermoston kaikkien rakenteiden muodostumisen kehityksen aikana , mutta vähemmän yksiselitteinen hermokehityksen termi on sitten edullinen .
Neurogeneesi ei vain kuvaa hermosolun kantasolun erilaistumista hermosoluiksi, se viittaa toiminnallisen ja integroidun hermosolun koko muodostumiseen hermostossa. Siksi se käsittää eri vaiheet kaavamaisesti peräkkäin:
Gastrulaation aikana alkion pinnalla oleva ektodermaalinen kerros vastaanottaa signaaleja osan pinnan yli alla olevasta mesodermista. Sen signaalit indusoivat kudoksen osan erilaistumisen neuroektodermiksi; loput ektodermista tulee epidermiksi. Tämä erilaistuminen kahden eri solutunnuksen (tässä, tulevan hermostuneen tai tulevan epidermaalisen kudoskudoksen) välillä perustuu erittyvien, aktivoimien tai estävien molekyylien gradientteihin, mukaan lukien luun morfogeneettiset proteiinit ( englanniksi : B one M orphogenetic P rotein or BMP), Wnt proteiinit ja soniset siilit (SHH).
Muodostumista Näiden gradienttien Antagonistimolekyylien mahdollistaa aksonaalisessa ohjausta päässä kasvukartion ja on yksi tärkeimmistä mekanismeista, joiden avulla voidaan selittää alkionkehityksen .
Neuroektodermissa indusoitua pintaa kutsutaan hermolevyksi. Seuraavassa vaiheessa neurulaatio , tämä levy sulkee muodostamisen mahdollistamiseksi on hermostoputken ja hermostopienan . Sulkeminen suoritetaan ensin rintakehän tasolla ja ulottuu sitten molemmille puolille. Se on täydellinen 28 päivän kuluttua ihmisalkiosta. Seuraavassa on tärkeä alueellistamisvaihe, jossa koko hermokudos on rakennettu antamaan tulevan aikuisen hermoston jokaiselle osalle. (vrt. hermokehitys ).
Välillä 10 : nnen ja 20 : nnen raskausviikon ihmisissä, ilmenee neurogeneesi varsinaisesti: kantasoluja sijaitsee hermostoputken massiivisesti kertolaskua ja erilaistuvat muodostaen kaikki gliasoluissa ja neuronien hermoston. Hermostoputkessa ontelo, aikana muodostunut neurulaatio, muodostaa tulevaisuudessa kammiot aivojen ja ependyymasolujen kanavan ja selkäytimen . Tämän ontelon sisällä kiertää aivo-selkäydinnestettä . Tämä onkalo toimii hermoston sisäisenä pohjana, ulkoreuna on kehällä. Alun perin yhdestä solukerroksesta muodostunut hermokudos lisääntyy kammioiden reunoilla ja ulottuu ulospäin. Solujakaumat tapahtuvat lähellä hermoputken onteloa, ja tulevat neuronit siirtyvät sitten putken ulompaan osaan. Proliferatiivisia soluja kutsutaan neuroepiteelisoluiksi ja ne ovat määritelmänsä mukaan hermosolusoluja.
Ihmisten alkion neurogeneesi mahdollistaa keskimäärin 86 miljardin hermosolun muodostamisen. Nämä uudet neuronien sitten koota kuuteen kerrosta muodostamiseksi aivokuoren muuton aikana keskenään 12 : nnen ja 24 : nnen viikon. Vastaavasti suurin osa vastikään muodostuneista hermosoluista kulkeutuu pidemmälle kuin jo olemassa olevat, aiheuttaen aivokuorikerroksen sisäpuolelta ulospäin (lukuun ottamatta pikkuaivoja ). Ensimmäiset muodostuneet solut ovat hermosoluja, gliasolut muodostuvat myöhemmin erilaisilla mekanismeilla. Toisin kuin hermosolu, joka on postmitoottinen solu - joka menettää kykynsä jakaa -, gliasolut voivat edelleen lisääntyä paikallisesti.
Alkion neurogeneesin päätutkimukset on suoritettu injektoimalla radioaktiivisia tai fluoresoivia markkereita tai injektoimalla havaittavia soluja (ksenograftti tai geneettinen muunnos). Erilaisia eläinmalleja on käytetty, kuten Caenorhabditis elegans -mato , Drosophila , seeprakala , kanat ja hiiret, jotka kukin mahdollistivat erilaistumis- ja migraatiomekanismien tutkimisen erilaisilla täydentävillä lähestymistavoilla.
Hermoston muodostuminen alkaa alkionkehityksen aikana, jatkuu ensimmäisinä elinvuosina eikä se ole täysin valmis vasta murrosikään.
Paikallinen neurogeneesi jatkuu kuitenkin aikuisilla. Tällä "hermojen nuorentamisella" näyttää olevan tärkeä toiminnallinen rooli aivojen yleisessä plastisuudessa ; välityksellä hermosolujen plastisuus ja aivojen ansiosta erityisesti on mahdollista siirtymistä tiettyjen uusien neuronien, suurelle etäisyydelle, aivoissa, mikä havaitaan aivojen lapsen.
Aikuisten neurogeneesiä on pitkään pidetty mahdottomana Santiago Ramón y Cajalin muotoileman "hermosolujen kiinnittymistä käsittelevän dogman" mukaan, jonka mukaan aivojen monimutkaisuuden syntymiseen evoluution aikana liittyy aivojen kyvyttömyys uudistaa hermosolunsa.
Epäilyjä keskeltä XX th luvun esimerkiksi löytämisen mitoosin ja synteesin DNA aivoissa nuoren aikuisen hiiren kautta sisällyttämällä bromideoksiuridiinin . Puola biologi Liliana Lubińska vuonna 1959 osoitti rooli on Ranvier kyhmyt on myeliinin elvyttämiseen katkaissut neuronien ja myöhemmin rooliin axoplasmic virtauksen . Biologi Amerikkalainen Joseph Altman korostaa hermosolujen tuotantoa marsun kantasoluista vuonna 1960 . Sitten 1970-luvulla Cavanagh huomasi astrosyyttien lisääntymisen laboratoriorottien aivoissa aiheutuneen vamman ympärillä .
1980- ja 1990-luvuilla monet tutkimukset osoittivat vähitellen, että useimpien lajien aikuisten hermostossa todella syntyi uusia hermosoluja. Tämä ilmiö osoitettiin ensin kanariansaarilla ja muilla aikuisilla linnuilla, sitten kaloilla ( seeprakala ), cnidarianilla (sienellä), hyönteisillä (sirkat), hiirillä, rotilla ja muilla nisäkkäillä .
Nisäkkäillä, myös ihmisillä , aikuisten neurogeneesi tapahtuu pääasiassa kahdella aivojen alueella,
Hippokampuksessa aikuisen neurogeneesi tapahtuu hammastetun gyrus-tason tasolla ja tarkemmin sanottuna alirakeisen alueen tasolla.
Neuraalisia kantasoluja (solun tyyppi I), kotipaikka ja sitä pidetään aikuisiän tällä alueella esiintyy, asymmetrisellä jako kantasolujen (tyypin II solut). Nämä lisääntyvät sitten erilaistuvat neuroblasteiksi ja kulkeutuvat rakeiseen kerrokseen. Nämä neuroblastit erilaistuvat pääasiassa eksitaatio neuroneiksi, joita kutsutaan rakeissoluiksi. Epäillään myös, että tämä kantasolukopio tuottaa myös hampaiden välisiä gyrus-interneuroneja ja joitain gliasoluja ( oligodendrosyyttejä tai astrosyyttejä ). Uudet hermosolut läpikäyvät voimakkaan valinnan, ja niistä tulee kypsiä ja toiminnallisia vain pieni osa tuotetuista hermosoluista. Tämä mahdollistaa erityisesti hammaskynnän tilavuuden pitämisen vakiona.
Toiminnallista syytä tämän "kapealla" pitämiselle hippokampuksessa ei ole vielä selvitetty. Oletetaan, että tämä ilmiö olisi välttämätön aikuisten muistamisen ja paikkatunnistamisen - kahden hippokampuksen päätoiminnon - mekanismeille tarjoamalla tukea uuden tiedon koodaamiseen ja siten osallistumalla tämän rakenteen plastisuuteen.
Masennuslääkkeet, kuten fluoksetiini ( Prozac ), lisäävät hippokampuksen neurogeneesiä, mikä viittaa mahdolliseen rooliin mielialan hallinnassa. Ensimmäinen tutkimus, joka osoitti tämän ilmiön toteutettiin ruotsalainen joukkue 1998 , on bromidioksiuridiinia sisällytetty potilaiden aivoissa syöpää tämän elimen, joka osoittaa moninkertaistuminen hermosolujen pykäläpoimuissa. Sen vahvisti Karolinska-instituutin tutkijoiden vuonna 2013 tekemä tutkimus, jonka avulla hermosolut voidaan päivittää radiohiilellä ja mallintaa, että hampaiden gyrus tuottaa 700 hermosolua päivässä, ts. Uusiutumisnopeus on noin 1,75% vuodessa.
Subentrikulaarinen neurogeneesi eroaa joiltakin osin hippokampuksen neurogeneesistä. Neuraaliset kantasolut sijaitsevat kapasiteetissa, joka sijaitsee sivukammioiden, subventricular zone (ZSV) tai subependymal vyöhykkeen seinämässä, koska ne sijaitsevat seinää reunustavien ependyymisolujen kerroksen alla ja muodostavat esteen selkäydinnesteen ja aivojen välillä.
Neuraalisia kantasoluja ovat pseudo-gliasolut, koska niillä on, mielenkiintoisesti, useita ominaisuuksia astrosyyttien ( esim. Ne ilmaisevat glial markkeri GFAP of Englanti : G LiAI F ibrillary CIDIC P Protein ). Heillä on tähtimorfologia, kuten astrosyytit. Niillä on jatke suorassa kosketuksessa aivo-selkäydinnesteen kanssa, ja tässä paikassa on yksi cilium, jota kutsutaan ensisijaiseksi ciliumiksi, jonka toiminta näyttää olevan yhteydessä neurogeneesin säätelyyn. Lopuksi, jotkut niiden laajennuksista ovat suorassa kosketuksessa verisuonten kanssa, jotka kastelevat tätä aluetta ja voivat tässä jälleen puuttua neurogeneesin säätelyyn.
Nämä solut, joita usein kutsutaan B-soluiksi, tuottavat progenitorisoluja, C-soluja, jotka ovat soluja, jotka lisääntyvät ohimenevästi kapealla. Nämä erilaistuvat sitten neuroblasteiksi tai A-soluiksi.Subentrikulaarinen neurogeeninen markkinarako koostuu siis kolmesta solutyypistä (B, C ja A), jotka ovat läheisessä yhteydessä ja kommunikoivat säätelemään neurogeneesiä (itsesäätyvä silmukka).
Toisin kuin dentate gyrus -kapealla, neuroblastit eivät pysy ZSV-tasolla ja kulkeutuvat tältä alueelta ketjuna. Neuroblastien erilaiset ketjut kohtaavat kammioiden katon tasolla ja liikkuvat aivojen etuosaa kohti, missä ne muodostavat muuttovirran, jota kutsutaan RMS: ksi ( rostraaliseksi muuttovirraksi englanniksi). Tämä virtaus alkaa siitä ZSV ja päätyy hajukäämissä , kaikkein etuosan rakenne jyrsijöillä ja sijaitsee hieman yli nenäontelon ihmisillä.
Hajukupussa neuroblastit kulkeutuvat säteittäisesti ja integroituvat tämän rakenteen eri kerroksiin, missä ne erilaistuvat interneuroneiksi. Lähinnä on kuvattu kahden tyyppisiä interneuroneja: rakeiset neuronit ja periglomerulaariset neuronit. Tällä jatkuvalla uusien interneuronien toimituksella voi olla merkitys uusien hajujen koodauksessa. Koska hajusipun tilavuus ei kasva aikuisiässä, on olemassa valintamekanismi, joka pystyy poistamaan käyttämättömät hermosolut ja valitsemaan uusien hermosolujen joukosta vain ne, jotka integroituvat uuden hajun koodaamisen aikana.
Päinvastoin kuin jyrsijöillä tapahtuu (neurogeneesi 30000 neuronia päivässä), ihmisen hajusipun hermosolut eivät uusiudu tai hyvin vähän (alle 1% 100 vuodessa).
Aikuisen neurogeneesi on dynaaminen järjestelmä, jota ohjaavat useat sisäiset ja ulkoiset tekijät .
Sitä säätelevät erityisesti:
Monet elinolot vaikuttavat myös aikuisten neurogeneesiin, mukaan lukien ikääntyminen, raskaus, stressi, sairaudet, liikunta, rikas ympäristö, ruokavalio, oppiminen jne. Tekijät, joilla on vaikutus (positiivinen tai negatiivinen) tuotettujen uusien hermosolujen määrään, vaikuttavat todennäköisesti millä tahansa prosessin tasolla kantasolun jakautumisesta hermoston kypsymiseen asti. Tämä sääntelyn monimutkaisuus on vasta ymmärrettävissä.
Aikuisten neurogeneesi on vasta äskettäin löydetty mekanismi, joka antaa paljon toivoa erilaisten patologioiden hoidolle. Keskeisenä ajatuksena on pystyä ohjaamaan neurogeneesi loukkaantumispaikkoihin ja siten pystymään korjaamaan potilaan omilla soluilla ja mahdollisimman vähän puuttumalla neuronien puute.
Aikuisten neurogeneesin ja hermosolujen kantasolut löytävät uusia näkökulmia lääketieteessä.
Monipotentiaalisten hermosolusolujen hyödyntäminen ja tietty kyky "siirtää aikuisissa aivoissa äskettäin muodostuneet neuronit sukusoluiltaan" voi sallia uusia strategioita hermoston korjaamiseksi ja tiettyjen sairauksien hoitamiseksi.
Tämä voi myös mahdollistaa keinotekoisten aivojen valmistamisen alkion kantasoluista tai aikuisten kantasoluista muista rakenteista (kuten ihosta ), jolla on useita etuja verrattuna alkion tai sikiön kantasolujen käyttöön:
Useita neurogeneesiä sääteleviä endogeenisiä tekijöitä on jo löydetty. Mahdollisuus hallita tai helpottaa hermosolujen esiasteiden rekrytointia, selviytymistä ja erilaistumista on siten terapeuttinen tapa tiettyjen aivopatologioiden hoidossa.