Neurogenesis adalah kelahiran neuron baru dari sel induk dan sel-sel progenitor. Ini terjadi selama perkembangan embrio ketika sistem saraf terbentuk . Bukti terbaru menunjukkan bahwa neurogenesis berlanjut pada primata dewasa dan manusia.
Neuron adalah komponen fungsional dari sistem saraf dan bertanggung jawab untuk pemrosesan dan transmisi informasi. Berlawanan dengan apa yang telah lama dipikirkan, sistem saraf orang dewasa dapat menghasilkan neuron baru, yaitu memiliki kapasitas tertentu untuk beregenerasi, sehingga produksi neuron baru tidak terbatas hanya pada kehidupan embrionik dan neonatus.
Semua mamalia memiliki sel yang bereplikasi di banyak organ dan dalam beberapa kasus, terutama di darah, kulit, dan usus, sel punca ada sepanjang hidup, berkontribusi pada penggantian sel yang cepat.
Misalnya, usus meregenerasi sel-selnya secara penuh setiap 10,7 tahun. Regenerasi sistem saraf, khususnya otak , jauh lebih terbatas, tetapi bukan berarti tidak ada.
Indeks artikel
Karakteristik neurogenesis
neuron
Serangga, ikan, dan amfibi dapat mereplikasi sel saraf sepanjang hidup. Pengecualian untuk aturan perbaikan diri dan pertumbuhan berkelanjutan ini dianggap otak mamalia dan sumsum tulang belakang .
Hari ini kita tahu bahwa batasan yang telah lama diterima ini tidak sepenuhnya benar, karena ada area otak yang terdiferensiasi dengan baik yang dapat menghasilkan neuron baru sepanjang hidup.
Jadi, ada sel-sel induk saraf sepanjang hidup di otak orang dewasa yang dapat memperbaharui dan menimbulkan neuron baru, astrosit, dan oligodendrosit, seperti di otak yang sedang berkembang.
Di area otak mamalia dewasa ini (dentate gyrus dan area subventrikular) terdapat sel dengan aktivitas mitosis, yang dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok:
Stem atau sel punca
Mereka adalah mereka yang mampu membelah tanpa batas dan berdiferensiasi menjadi berbagai jenis sel khusus, dengan siklus sel lebih dari 28 hari.
Sel progenitor saraf
Dengan siklus sel 12 jam, mereka adalah sel saraf dengan kapasitas yang lebih terbatas untuk pembaruan dan ekspansi diri, dan dengan potensi untuk berdiferensiasi menjadi beberapa jenis neuron.
Progenitor neuron dan progenitor glial akan menjadi sel yang berkomitmen untuk berdiferensiasi hanya menjadi neuron atau glia, masing-masing. Nenek moyang saraf yang ditentukan untuk jenis neuron tertentu bisa menjadi alat pengganti yang ideal untuk merawat sistem saraf pusat yang cedera.
Regulasi neurogenesis di otak orang dewasa
Neurogenesis di otak orang dewasa diatur secara positif atau negatif oleh berbagai mekanisme. Selain itu, ada faktor internal dan eksternal yang turut serta dalam regulasi tersebut.
Faktor internal meliputi ekspresi gen, molekul, faktor pertumbuhan, hormon, dan neurotransmiter; usia adalah faktor internal lain yang terlibat dalam neurogenesis. Faktor eksternal meliputi rangsangan lingkungan dan farmakologis.
-Faktor internal
Genetik dan molekuler
Di antara faktor genetik yang menginduksi neurogenesis dan morfogenesis embrionik, ekspresi gen dapat disebutkan. Gen-gen ini juga berpartisipasi dalam mengatur proliferasi dan diferensiasi sel di area neurogenik otak orang dewasa.
Beberapa dari gen ini diekspresikan ke berbagai tingkat di daerah germinal otak orang dewasa sebagai respons terhadap rangsangan atau lesi di daerah itu.
Faktor pertumbuhan
Ekspresi berbagai faktor pertumbuhan, seperti Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) yang terlibat dalam pengaturan nasib sel, dapat menentukan ukuran populasi neuron atau glial, baik di otak yang sedang berkembang maupun di otak orang dewasa.
Faktor-faktor ini diekspresikan secara berlebihan dalam caral neurodegeneratif yang berbeda seperti penyakit Alzheimer atau penyakit Parkinson , di mana mereka berpartisipasi sebagai faktor pelindung terhadap kerusakan saraf atau sebagai faktor pemicu selama generasi dan diferensiasi sel-sel baru yang menggantikan sel-sel yang terluka.
Dalam konteks ini, pemberian intracerebroventrikular dari faktor neurotropik yang diturunkan dari otak (BDNF) telah terbukti meningkatkan neurogenesis pada bulbus olfaktorius dan hipokampus .
Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan bahwa faktor pertumbuhan ini merangsang neurogenesis di otak orang dewasa.
Neurotransmitter
Saat ini diketahui bahwa berbagai neurotransmiter berpartisipasi sebagai faktor yang mengatur neurogenesis di otak orang dewasa. Di antara yang paling banyak dipelajari adalah glutamat, serotonin (5-HT), norepinefrin dan dopamin .
Glutamat dianggap sebagai neurotransmitter yang paling penting untuk fungsi otak . Ia diketahui mengatur neurogenesis di hipokampus hewan dewasa.
Partisipasi 5-HT dalam neurogenesis telah ditunjukkan dalam beberapa penelitian, sehingga penghambatan sintesisnya memungkinkan kita untuk melihat penurunan tingkat proliferasi baik di hipokampus dan di zona subventrikular (ZSV) tikus.
Sistem noradrenergik lain yang terlibat dalam neurogenesis di otak orang dewasa. Dengan menghambat pelepasan norepinefrin, proliferasi sel di hipokampus telah terbukti menurun.
Akhirnya, dopamin adalah neurotransmitter penting lainnya yang terlibat dalam regulasi neurogenesis baik di zona subventrikular maupun di hipokampus otak orang dewasa. Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa penurunan dopamin menurunkan generasi neuron baru, baik di daerah subventrikular maupun di dentate gyrus hippocampus.
Hormon
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa steroid ovarium, serta estrogen endogen, memiliki efek stimulasi pada proliferasi sel. Namun, steroid adrenal seperti kortikosteroid menekan proliferasi sel di area seperti dentate gyrus hippocampus.
Sebuah studi pada tikus menunjukkan bahwa tingkat neurogenesis meningkat 65% selama kehamilan dan mencapai puncaknya sebelum melahirkan, yang bertepatan dengan tingkat prolaktin.
Usia
Usia diketahui sebagai salah satu faktor internal terpenting dalam regulasi neurogenesis di otak.
Neurogenesis pada otak yang sedang berkembang sangat tinggi, tetapi seiring dengan bertambahnya usia dan usia kita, itu menurun secara drastis, meskipun tidak sepenuhnya menghilang.
-Faktor eksternal
Lingkungan
Neurogenesis bukanlah proses biologis yang statis, karena kecepatannya bervariasi dan bergantung pada lingkungan. Aktivitas fisik, lingkungan yang diperkaya, pembatasan energi, dan modulasi aktivitas saraf, di antara faktor-faktor lain, diketahui bertindak sebagai pengatur positif neurogenesis.
Hewan yang hidup di lingkungan yang diperkaya menunjukkan peningkatan neurogenesis di dentate gyrus. Namun, pada hewan yang hidup di bawah kondisi stres atau di lingkungan yang kurang kaya, neurogenesis di area ini berkurang atau terhambat sama sekali.
Selanjutnya, perubahan pada aksis hipotalamus – hipofisis- adrenal, yang diinduksi oleh situasi stres yang persisten selama perkembangan, menurunkan pembentukan sel-sel baru di dentate gyrus. Dengan demikian, diketahui bahwa proliferasi sel di dentate gyrus berkurang karena efek glukokortikoid, yang dilepaskan sebagai respons terhadap stres.
Dengan cara ini, telah diamati bagaimana latihan sukarela dan pengayaan lingkungan meningkatkan kinerja tikus muda dan tua di labirin air Morris (tugas untuk menguji pembelajaran dan memori yang bergantung pada hippocampal ).
Juga telah diamati bahwa neurogenesis dapat dimodulasi oleh status sosial hewan dan kemungkinan dimediasi oleh molekul seperti faktor neurotropik yang diturunkan dari otak yang disebutkan di atas.
Akhirnya, pengalaman yang terkait dengan peningkatan kognisi mungkin dilakukan dengan merangsang jaringan saraf hipokampus.
Faktanya, pembelajaran yang bergantung pada hipokampus adalah salah satu pengatur utama neurogenesis ( studi ). Hippocampus bertanggung jawab untuk pembentukan memori baru, memori deklaratif dan memori episodik dan spasial. Karena itu, proliferasi neuron baru di area otak ini sangat penting.
Bagaimana cara meningkatkan neurogenesis?
Setelah menjelaskan apa itu neurogenesis dan oleh faktor-faktor apa yang mengaturnya, Anda mungkin bertanya-tanya apakah sesuatu dapat dilakukan untuk menghindari penurunan karakteristik neurogenesis penuaan dan merangsang pembentukan neuron baru. Ini adalah hari keberuntungan Anda karena jawabannya adalah ya. Berikut adalah beberapa tips untuk menyelesaikannya.
Olahraga
Penurunan neurogenesis khas penuaan dapat dicegah atau dibalik dengan latihan fisik. Faktanya, orang dewasa yang lebih tua yang berolahraga sepanjang hidup mereka memiliki lebih sedikit kehilangan jaringan otak daripada individu yang tidak banyak bergerak.
Di sisi lain, orang tua yang sehat secara fisik tampil lebih baik pada tes kognitif daripada rekan-rekan mereka yang tidak banyak bergerak ( studi ).
Lingkungan yang diperkaya
Neurogenesis dewasa diatur secara dinamis oleh banyak rangsangan fisiologis.
Membaca, mempelajari keterampilan baru, bertemu orang baru, permainan dan tugas yang membutuhkan pemikiran, memiliki hobi, bepergian atau pengalaman seperti memiliki anak, di antara banyak lainnya, adalah kegiatan yang mewakili tantangan bagi kognisi kita dengan konsekuensi plastisitas otak dan produksi baru neuron.
Hindari stres kronis
Stres adalah respons akut dan adaptif terhadap lingkungan yang membantu kita dalam banyak kesempatan untuk memecahkan masalah dan menghindari kemungkinan bahaya.
Namun, cara hidup kita yang penuh dengan pekerjaan dan kekhawatiran berarti bahwa kita berada dalam tingkat stres yang konstan dan kronis, yang jauh dari adaptif, dapat menyebabkan masalah fisik dan psikologis yang serius.
Stres kronis ini dan akibatnya kadar hormon adrenal yang tinggi seperti kortisol , telah terbukti menyebabkan kematian neuron dan penekanan neurogenesis ( penelitian ).
Oleh karena itu, menghindari stres dengan alternatif seperti yoga, relaksasi, istirahat yang baik dan kebersihan tidur akan menghindari kematian saraf yang ditakuti yang disebabkan oleh stres kronis ini.
Makan dengan baik
Makanan tidak kalah pentingnya. Pembatasan kalori, puasa intermiten, dan diet tinggi polifenol dan asam lemak tak jenuh ganda telah terbukti bermanfaat bagi kognisi, suasana hati, penuaan, dan penyakit Alzheimer.
Dengan perhatian khusus untuk meningkatkan plastisitas struktural dan fungsional di hipokampus, meningkatkan ekspresi faktor neurotropik, fungsi sinaptik, dan neurogenesis dewasa ( studi ).
Ini tidak berarti bahwa Anda tidak makan atau melakukan diet, tetapi tidak baik makan sampai Anda kembung atau makan makanan olahan. Makan sehat dan dalam jumlah sedang.
Polifenol ditemukan dalam makanan seperti biji anggur, apel, kakao, buah-buahan seperti aprikot, ceri, blueberry, delima, dll., dan dalam minuman seperti anggur merah. Mereka juga hadir dalam kacang-kacangan, kayu manis, teh hijau, dan cokelat (cokelat hitam bukan cokelat susu).
Asam lemak tak jenuh ganda hadir dalam ikan berlemak (ikan biru), minyak ikan dan kerang, serta minyak biji dan sayuran berdaun hijau.
Referensi
- Gage, FH (2002). Neurogenesis di Otak Orang Dewasa. Jurnal Ilmu Saraf, 22 (3), 612-613.
- Arias-Carrión, O., Olivares-Bañuelos, T. & Drucker-Colin, R. (2007). Neurogenesis di otak orang dewasa. Jurnal Neurologi, 44 (9), 541-550.
- Zhao, C., Deng, W. & Gage, FH (2008). Mekanisme dan Implikasi Fungsional Neurogenesis Dewasa. Sel, 132 (4), 645-660.
- Ming, GL & Lagu, H. (2011). Neurogenesis dewasa di otak mamalia: jawaban signifikan dan pertanyaan signifikan. Neuron, 70 (4), 687-702.
- Murphy, T., Pereira Dias, G. & Thuret, S. (2014). Pengaruh Diet pada Plastisitas Otak dalam Studi Hewan dan Manusia: Pikiran Kesenjangan. Plastisitas Saraf, 2014, 1-32.