Nöron bir şekillendirme tüm süreci olan nöron işlevini sinir sisteminin bir mesafede nöral kök hücre . Esas olarak, embriyo ve çocuktaki beynin nöronal gelişimi sırasında gerçekleşir ("birincil nörojenez"). Bununla birlikte, memelilerin belirli beyin yapıları, yetişkin bireyde nöron üretmeye devam eder ( nörogenez yetişkin (in) ). Restoratif nörojenez, bu kusurlu mekanizma etkilenen yapıların tamamen yenilenmesine izin vermese bile, endojen nöral kök hücrelerin aktivasyonu yoluyla travma ( örneğin felç veya iskemi) sonrasında da gerçekleşebilir .
Nörojenez, aynı zamanda, genelleme yoluyla , sinir sisteminin tüm yapılarının gelişim sırasında oluşumunu da gösterebilir , ancak daha az belirsiz olan nörogelişim terimi tercih edilecektir .
Nörogenez, yalnızca bir nöral kök hücrenin nöronal hücrelere farklılaşmasını tanımlamakla kalmaz , aynı zamanda sinir sistemi içinde işlevsel ve entegre bir nöronun tüm oluşumunu ifade eder. Bu nedenle şematik olarak birbirini izleyen farklı aşamalardan oluşur:
Boyunca gastrülasyon , ektodermal tabaka embriyo yüzeyi üzerinde yatan mezodermden yüzeyinin bir kısmı üzerinde sinyallerini alır. Sinyalleri, dokunun bir kısmının nöroektoderm olarak farklılaşmasına neden olur; ektodermin geri kalanı epidermis haline gelecektir. Kemik morfogenetik proteinleri ( İngilizce : B one M orphogenetic P rotein veya BMP) dahil olmak üzere salgılanan, aktive eden veya inhibe eden farklılaşmayı inhibe eden moleküllerin gradyanlarına dayanan iki farklı hücre kimliği (burada, gelecekteki sinir veya gelecekteki epidermal doku dokusu) arasındaki bu farklılaşma , Wnt proteinler ve sonik kirpi (SHH).
Antagonist moleküllerin bu gradyanlarının oluşumu , büyüme konisinden aksonal kılavuzluğa izin verir ve embriyogenezi açıklamayı mümkün kılan ana mekanizmalardan birini oluşturur .
Nöroektodermde indüklenen yüzeye nöral plaka denir. Nörülasyonun bir sonraki aşamasında , bu plaka nöral tüpün ve nöral krestin oluşumuna izin verecek şekilde kapanacaktır . Kapatma önce torakal seviyede yapılır, ardından her iki tarafa doğru uzanır. İnsan embriyosunda 28 günde tamamlanır. Bunu, tüm sinir dokusunun gelecekteki yetişkin sinir sisteminin her bir alt parçasını verecek şekilde yapılandırıldığı önemli bir bölgeselleşme aşaması izler. (cf. Neurodevelopment ).
Arasında 10 inci ve 20 inci sinir sisteminin tüm glial hücreler ve nöronlar oluşturmak üzere kitlesel çarpın nöral tüp içinde bulunan hücreler ve farklılaşmamaktadır kök: İnsanlarda gebelik haftası, nörogenez açıkçası oluşur. Nörülasyon sırasında oluşan nöral tüp boşluğu, beynin gelecekteki ventriküllerini ve omuriliğin ependimal kanalını oluşturur . Bu boşlukta beyin omurilik sıvısı dolaşır . Sinir sisteminin iç tabanı olarak hizmet eden bu boşluktur, dış kenar çevrede bulunur. Başlangıçta tek bir hücre katmanından oluşan sinir dokusu, ventriküllerin kenarlarında çoğalacak ve dışarıya doğru uzanacaktır. Hücre bölünmeleri, nöral tüpün lümeninin yakınında gerçekleşir ve gelecekteki nöronlar daha sonra tüpün dış kısmına göç eder. Proliferatif hücrelere nöroepitelyal hücreler denir ve tanım gereği nöral kök hücrelerdir.
İnsanlarda embriyonik nörojenez, ortalama 86 milyar nöron stoğu oluşturmayı mümkün kılar. Bu yeni nöronlar daha sonra oluşturmak üzere altı katman halinde monte serebral korteks arasında yapılan geçiş işlemi sırasında 12 inci ve 24 inci haftada. Tahminin tersine, yeni oluşan nöronların çoğunluğu halihazırda yerlerinde olanlardan daha fazla göç ederek kortikal tabakanın içten dışa ( beyincik hariç ) oluşmasına neden olur . Oluşan ilk hücreler nöronlardır, glial hücreler daha sonra farklı mekanizmalarla oluşturulur. Bölünme yeteneğini yitiren post-mitotik bir hücre olan nöronun aksine, glial hücreler yerel olarak çoğalmaya devam edebilir.
Embriyonik nörojenezin ana çalışmaları, radyoaktif veya floresan markörlerin enjeksiyonu veya saptanabilir hücrelerin enjeksiyonu (ksenogreft veya genetik modifikasyon) ile gerçekleştirilmiştir. Caenorhabditis elegans solucanı , Drosophila , zebra balığı , tavuklar ve fareler gibi farklı hayvan modelleri kullanılmış olup, her biri farklılaşma ve göç mekanizmalarının farklı tamamlayıcı yaklaşımlarla incelenmesine izin vermektedir.
Sinir sisteminin oluşumu embriyonik gelişim sırasında başlar, yaşamın ilk yıllarında devam eder ve ergenliğe kadar tam olarak tamamlanamaz.
Bununla birlikte, lokalize nörojenez daha sonra yetişkinlerde devam eder. Bu "sinirsel gençleşme" genel beyin esnekliğinde önemli bir işlevsel rol oynuyor gibi görünmektedir ; yoluyla nöronal plastisite ait beyinde , beyinde büyük bir mesafe bu yeni nöronların bazı olası bir göç, özellikle sayesinde çocuğun beyninde gözlemlenen.
Santiago Ramón y Cajal tarafından formüle edilen ve evrim sırasında beyin karmaşıklığının ortaya çıkmasına beyin için bir yetersizlik eşlik eden "nöronal sabitlik dogması" na göre, yetişkin nörojenezi uzun zamandır imkansız kabul ediliyordu .
Şüpheler ortasından yetiştirilir XX inci örneğin yüzyılın keşif mitoz ve sentezi DNA dahil edilmesi yoluyla bir genç yetişkin farelerin beyninde Bromodeoxyuridine . Polonyalı biyolog Liliana Lubińska 1959'da Ranvier düğümlerinin miyelin üzerindeki rolünün , kopmuş nöronların yenilenmesindeki rolünü ve akabinde aksoplazmik akışın rolünü vurguladı . Biyolog Amerikan Joseph Altman nörogenezi vurgular kobay kök hücrelerden 1960'larda . Daha sonra 1970'lerde Cavanagh , laboratuar farelerinin beyinlerinde meydana gelen bir yaralanmanın etrafında astrositlerin çoğaldığını fark etti .
1980'ler ve 1990'lar boyunca birçok çalışma, yavaş yavaş, çoğu türde yetişkin sinir sisteminde yeni nöronal hücrelerin üretildiğini gösterdi. Bu fenomen ilk olarak kanaryalarda ve diğer yetişkin kuşlarda, daha sonra balıklarda ( zebra balığı ), cnidaryanlarda (sünger), böceklerde (cırcır böcekleri), farelerde, sıçanlarda ve diğer memelilerde gösterilmiştir .
İnsanlar da dahil olmak üzere memelilerde, yetişkin nörojenezi esas olarak beynin iki bölgesinde gerçekleşir.
Hipokampusta yetişkin nörojenezi dentat girus seviyesinde ve daha spesifik olarak alt granüler alan seviyesinde gerçekleşir.
Nöral kök hücreler (hücre tip I), ikamet eden ve bu alanda, yetişkin yaşamında muhafaza progenitör hücrelerin asimetrik bölünmesi (tip II hücreleri) tarafından meydana gelir. Bunlar çoğalır daha sonra nöroblastlara farklılaşır ve granüler katmana göç eder. Bu nöroblastlar esas olarak granül hücreler adı verilen uyarıcı nöronlara farklılaşır. Bu kök hücre nişinin ayrıca dentat girusun internöronlarını ve bazı glial hücreleri ( oligodendrositler veya astrositler ) ürettiğinden şüphelenilmektedir . Yeni nöronlar yoğun seçilimden geçer ve üretilen nöronların yalnızca küçük bir kısmı olgunlaşır ve işlevsel hale gelir. Bu, özellikle dentat girusun hacmini sabit tutmayı mümkün kılar.
Hipokampüste bu "niş" in sürdürülmesinin işlevsel nedeni henüz belirlenmemiştir. Bu fenomenin, hipokampusun temel işlevlerinden ikisi olan, yeni bilgilerin kodlanmasına destek sağlayarak ve böylece bu yapının esnekliğine katılarak, ezberleme ve mekansal tanımlama mekanizmaları için gerekli olacağı varsayılmaktadır.
Fluoksetin ( Prozac ) gibi antidepresanlar , hipokampustaki nörogenezi artırarak duygudurum kontrolünde olası bir role işaret eder. Bu fenomeni ortaya koyan ilk çalışma, 1998 yılında İsveçli bir ekip tarafından , bu organ kanserli hastaların beynine eklenen bromodeoksiuridin ile gerçekleştirildi ve dentat girustaki sinir hücrelerinin çoğalmasını gösterdi. Bu araştırmacılar tarafından yapılan bir çalışma ile teyit edilmiştir Karolinska Institute içinde 2013 sağlayan nöronal hücrelerin yaşlandırılmasında için radyo karbon ve dentat girus 700 nöronlar, her gün, yaklaşık% 1.75 yani yenilenme hızı üreten model. Yılda.
Subventriküler nörogenez, bazı açılardan hipokampusun nörogenezinden farklıdır. Nöral kök hücreler, duvarı kaplayan ve beyin omurilik sıvısı ile beyin arasındaki bariyeri oluşturan ependimal hücreler tabakasının altında yer aldıklarından, lateral ventriküllerin duvarında, subventriküler bölgede (ZSV) veya subepandimal bölgede bulunan bir niş içinde bulunurlar .
Onlar gibi Nöral kök hücreler ilgi çekici, astrositlerin birçok özelliği (, sözde glial hücrelerdir . Örn Onlar glial işaretleyici ifade GFAP ait İngilizce : G LiAI F ibrillary A CIDIC P rotein ). Astrositler gibi yıldızlı bir morfolojiye sahiptirler. Beyin omurilik sıvısı ile doğrudan temas halinde bir uzantıya sahiptirler ve bu yerde, işlevi nörogenezin düzenlenmesiyle bağlantılı gibi görünen birincil siliyum adı verilen tek bir siliyum sunarlar. Son olarak, uzantılarının bir kısmı bu alanı sulayan kan damarlarıyla doğrudan temas halindedir ve burada yine nörogenezin düzenlenmesine müdahale edebilir.
Genellikle B hücreleri olarak adlandırılan bu hücreler, niş içinde geçici olarak çoğalan hücreler olan progenitör hücreler, C hücreleri oluşturur. Bunlar daha sonra nöroblastlara veya A hücrelerine farklılaşır Bu nedenle subventriküler nörojenik niş, nörogenezi (kendi kendini düzenleyen döngü) düzenlemek için yakın temas halinde olan ve iletişim kuran üç hücre tipinden (B, C ve A) oluşur.
Dentat girus nişinin aksine, nöroblastlar ZSV seviyesinde kalmazlar ve bu alandan zincir olarak dışarı çıkarlar. Farklı nöroblast zincirleri, ventriküllerin çatısı seviyesinde buluşur ve beynin ön kısmına doğru hareket eder ve burada RMS ( İngilizcede rostral göç akışı için) adı verilen bir göç akışı oluştururlar . Bu akış ZSV'den başlar ve kemirgenlerde en ön yapı olan ve insanlarda burun boşluğunun hemen üzerinde yer alan koku alma soğanı ile son bulur .
Koku soğanı içinde, nöroblastlar radyal olarak göç ederler ve bu yapının farklı katmanlarına entegre olurlar ve burada internöronlara farklılaşırlar. Esas olarak iki tür internöron tanımlanmıştır: granüler nöronlar ve periglomerüler nöronlar. Bu sürekli yeni internöron arzı, yeni kokuların kodlanmasında bir rol oynayabilir. Yetişkinlik döneminde koku soğanı hacmi artmadığı için, kullanılmayan nöronları ortadan kaldırabilen ve yeni nöronlar arasından sadece yeni bir kokunun kodlanması sırasında entegre olanları seçebilen bir seçim mekanizması vardır.
Kemirgenlerde olanın aksine (günde 30.000 nöronun nörojenezi), insan koku soğanı sinir hücreleri yenilenmez veya çok az (100 yılda% 1'den az).
Yetişkin nörojenezi, çok sayıda içsel ve dışsal faktör tarafından kontrol edilen dinamik bir sistemdir .
Özellikle şu şekilde düzenlenir:
Yaşlanma, hamilelik, stres, hastalık, fiziksel aktivite, zengin çevre, beslenme, öğrenme vb. Dahil birçok yaşam koşulu yetişkin nörojenezini de etkiler . Üretilen yeni nöronların sayısı üzerinde etkisi olan (pozitif veya negatif) faktörlerin, kök hücrenin bölünmesinden nöronun olgunlaşmasına kadar sürecin herhangi bir seviyesinde hareket etmesi muhtemeldir. Düzenlemenin bu karmaşıklığı daha yeni anlaşılmaya başlandı.
Yetişkin nörojenezi, farklı patolojilerin tedavisi için çok umut oluşturan, çok yakın zamanda keşfedilmiş bir mekanizmadır. Ana fikir, nörojenezi yaralanma bölgelerine yeniden yönlendirebilmek ve böylece hastanın kendi hücreleri ve minimum müdahale ile nöron eksikliğini onarabilmektir.
Yetişkin nörogenez ve nöral kök hücreler üzerine yapılan keşifler, tıpta yeni perspektifler açmaktadır.
Çok potansiyelli nöral kök hücrelerin sömürülmesi ve belirli bir kapasiteye sahip olan "yetişkin beyninde yeni oluşan nöronları germinal bölgelerinden saptırma" , sinir sistemini onarmak ve bazı hastalıkları tedavi etmek için yeni stratejilere izin verebilir. Dejeneratif.
Bu aynı zamanda embriyonik kök hücrelerden veya diğer yapılardan ( deri gibi ) yetişkin kök hücrelerden yapay bir beyin üretmeyi mümkün kılabilir ve embriyonik veya fetal kök hücrelerin kullanımına göre çeşitli avantajlara sahiptir:
Nörojenezi düzenleyen birkaç endojen faktör zaten keşfedilmiştir. Nöral ataların işe alınmasını, hayatta kalmasını ve farklılaşmasını kontrol edebilmek veya kolaylaştırabilmek, bu nedenle belirli beyin patolojilerinin tedavisi için terapötik bir yoldur.